用國產(chǎn)CH32替代STM32，快來試試看！

時間：2021-09-14 11:32:36

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[導讀]/*作者:羅冰 https://blog.csdn.net/luobing4365*/隨著芯片價格瘋漲，項目的不可控性越來越大。特別是價格方面，達到了無法想象的地步了。按我的記憶，之前項目中所用的STM32F103C8T6，價格在9元左右；而現(xiàn)在到立創(chuàng)商城上去查，單片價...

/* 作者: 羅冰 https://blog.csdn.net/luobing4365 */

隨著芯片價格瘋漲，項目的不可控性越來越大。特別是價格方面，達到了無法想象的地步了。

按我的記憶，之前項目中所用的STM32F103C8T6，價格在9元左右；而現(xiàn)在到立創(chuàng)商城上去查，單片價格到了驚人的109元！十幾倍的漲幅，哪個項目還敢用它？

因此，大部分公司，都在準備各種替代方案。

我們也一樣，預備使用CH32F103C8T6替代STM32F103C8T6。這兩種芯片引腳兼容，內(nèi)部的資源差不多，理論上代碼移植也比較方便。

我就是這么想的，然后就被打臉了。

最大的原因在于，廠家提供的資料太少了！編程相關(guān)的CH32F103應用手冊，只有短短的31頁。我想看的USB設備控制器的寄存器細節(jié)，甚至都沒有。想想STM32豐富的應用資料、例程和各種視頻，感覺從新手級難度到了骨灰級難度了。

不過，再想想CH32這友好的價格，也就釋然了。

周末兩天，把之前的USB HID通信，在CH32F103C8T6上實現(xiàn)了，估計不久能很快地應用到項目中去。

預計也也有不少朋友有類似的需求，我把探索的過程記錄下來。

1. 固件下載

CH32F103的芯片，支持WCH-Link或者其他SW仿真工具下載，也支持使用WCHISPTool通過USB和串口下載?？紤]到后續(xù)開發(fā)的時候需要調(diào)試，我使用的是WCH-Link進行下載。

如圖1所示，給出了WCH-Link的實物圖（摘自《WCH-Link使用說明-V1.3》）。

圖1 WCH-Link實物

由于我的目標是使用它下載程序到CH32F103C8T6中，只需要使用ARM模式就行了，不需要關(guān)注RISC-V模式。

拿到的WCH-Link，一般是RISC-V模式，需要將其切換到ARM模式。

模式切換的方法如下：

WCH-Link 斷電，將圖一正面圖 1 中排針， TX 接 GND；

WCH-Link 上電，切換模式成功后，斷開 TX 和 GND；

后續(xù)使用時， WCH-Link 保持切換后的模式。

判斷的方法如下：

WCH-Link空閑時藍燈常滅，是為RISC-V模式；

WCH-Link空閑時藍燈常亮，為ARM模式。

在ARM模式下，Windows 10下是不需要安裝驅(qū)動的，而Win7有些情況下需要更換驅(qū)動，具體可以向廠家索取資料。

圖2是WCH-Link在Win7下的設備顯示。

圖2 WCH-Link的ARM模式

實際使用中，直接使用SWD協(xié)議的兩線以及GND就可以下載了。軟件的使用方法，可以參考官方提供的《CH32F103評估板說明書》，其中介紹了詳細的下載和仿真調(diào)試方法。

2. 代碼編寫

使用CH32F103C8T6實現(xiàn)之前的USB HID雙向通信。

在經(jīng)歷了若干款MCU編寫USB代碼后，對這塊內(nèi)容已經(jīng)比較熟悉了。簡單來說，只要在USB HID的示例上，修改各類描述符，添加需要的命令處理就可以了。

可惜的是，廠家提供的示例代碼非常少。CH32F103C8T6支持兩個USB端口，一個是可做全速主機或設備的USBHD，另一個是全速設備USBD。

提供的示例代碼中，USBD給出了VirtualCom的工程；USBHD給出了DEVICE、HOSG、HOST_Udisk三個示例。

USBD的工程，類似于STM32的Legacy Library；而USBHD的工程，則使用了沁恒電子自己的庫。

我的目標很明確，實在沒太多時間去研究沁恒電子的USB庫，因此采用了USBD的示例作為模板，進行開發(fā)。

由于USBD的工程與STM32的USB庫類似，我選擇深入研究下STM32的USB庫（畢竟資料更多，而且之前學習過）。

2.1 STM32的USB-FS Device Library

UEFI開發(fā)探索85中，曾經(jīng)介紹過如何使用STM32F103C8T6制作HID設備。不過，對于所使用的的USB Library，并沒有討論。

STMF103的USB庫，可以在STSW-STM32121中找到，其應用文檔為UM0424。文檔中給出了非常詳盡的庫說明，如圖3為USB庫的代碼結(jié)構(gòu)。

圖3 USB庫代碼結(jié)構(gòu)

USB-FS-Device 庫主要分為兩層：

STM32_USB-FS_Device_Driver: 驅(qū)動層，訪問USB全速設備外圍和USB標準協(xié)議，兼容USB2.0標準，與STM32標準庫分離；這層不能由用戶修改；

Applicaton Interface：在庫和最終用戶層之間，提供完成的接口，可以由用戶修改；

驅(qū)動層的代碼，大部分情況下是不用修改的，它所包含的源文件說明如下：

USB-FS外圍部件接口：

usb_reg (.h, .c)：硬件抽象層usb_int.c：傳輸中斷服務函數(shù)usb_mem(.h,.c)：數(shù)據(jù)傳輸管理

USB-FS設備驅(qū)動中間層：

usb_init (.h,.c) ：USB設備初始化全局變量usb_core (.h , .c) ：USB協(xié)議管理（兼容USB2.0規(guī)范第9章） usb_sil (.h,.c) ：讀寫端點的簡化函數(shù)（USB-FS_Device外圍的抽象層）usb_def.h / usb_type.h：用于庫中的USB定義和類型platform_config.h：評估板上用到的硬件定義

應用層代碼是提供給用戶修改用的，所需要實現(xiàn)的功能都在此層實現(xiàn)。它所包含的源文件說明如下：

usb_conf.h：配置文件usb_desc (.h, .c)：描述符usb_prop (.h, .c)：應用規(guī)范屬性usb_endp.c：非控制端口的傳輸中斷處理函數(shù)usb_istr (.h,.c)：中斷處理函數(shù)usb_pwr (.h, .c) ：電源和連接管理函數(shù)

對照CH32F103C8T6提供的USBD例程，可以發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)與STM32的是一樣的。可以斷定，它是模仿了STM32的USB Library編寫了自己的庫函數(shù)接口。

這種設計方法，對習慣了STM32編程的工程師是非常好的。大部分情況下，可以直接把STM32的示例工程，直接移植到WCH的芯片上來（畢竟STM32的例程還是比較豐富的）。

本篇所實現(xiàn)的USB HID雙向通信，就是參考了STM32的CustomHID例程，在CH32F103的USBD例子上實現(xiàn)的。

2.2 代碼移植和修改

如圖4所示，給出了CH32F103的USBD工程的代碼結(jié)構(gòu)。

圖4 CH32F103的USBD工程代碼

驅(qū)動層的代碼完全不用修改。為了確定此事，我對照著STM32的驅(qū)動層代碼，一個個函數(shù)研究了下，除去與芯片相關(guān)的部分，其實現(xiàn)代碼幾乎一致。

所要修改的代碼在應用層，也不是所有源文件需要修改，需要修改的文件包括三個：

usb_desc.c、usb_endp.c和usb_prop.c。

看過我UEFI開發(fā)探索和YIE002開發(fā)探索兩個系列博客的網(wǎng)友，應該了解之前我使用STM32開發(fā)USB HID設備的過程。而且相關(guān)的工程代碼，在博客中也提供了（UEFI開發(fā)探索85和YIE002開發(fā)探索09，前者使用Legacy Library，后者使用Cube Library開發(fā)。）。

實際的開發(fā)過程，與之前的開發(fā)過程類似，只不過由于芯片的不同，有些代碼需要進行移植。

2.2.1 usb_desc.c代碼修改

所要修改的是各種描述符，包括設備描述符、配置描述符、端點描述符等。

需要注意的地方，是CH32F103的最大包長度為8。如下給出了設備描述符和配置描述符等的代碼，其余的代碼與之前開發(fā)的STM32F103工程相同，就不再給出了。