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[导读]买不起?那就换便宜的!

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



随着芯片价格疯涨,项目的不可控性越来越大。特别是价格方面,达到了无法想象的地步了。



按我的记忆,之前项目中所用的STM32F103C8T6,价格在9元左右;而现在到立创商城上去查,单片价格到了惊人的109元!十几倍的涨幅,哪个项目还敢用它?



因此,大部分公司,都在准备各种替代方案。



我们也一样,预备使用CH32F103C8T6替代STM32F103C8T6。这两种芯片引脚兼容,内部的资源差不多,理论上代码移植也比较方便。



我就是这么想的,然后就被打脸了。



最大的原因在于,厂家提供的资料太少了!编程相关的CH32F103应用手册,只有短短的31页。我想看的USB设备控制器的寄存器细节,甚至都没有。想想STM32丰富的应用资料、例程和各种视频,感觉从新手级难度到了骨灰级难度了。



不过,再想想CH32这友好的价格,也就释然了。



周末两天,把之前的USB HID通信,在CH32F103C8T6上实现了,估计不久能很快地应用到项目中去。



预计也也有不少朋友有类似的需求,我把探索的过程记录下来。



1. 固件下载




CH32F103的芯片,支持WCH-Link或者其他SW仿真工具下载,也支持使用WCHISPTool通过USB和串口下载。考虑到后续开发的时候需要调试,我使用的是WCH-Link进行下载。



如图1所示,给出了WCH-Link的实物图(摘自《WCH-Link使用说明-V1.3》)。




图1 WCH-Link实物



由于我的目标是使用它下载程序到CH32F103C8T6中,只需要使用ARM模式就行了,不需要关注RISC-V模式。



拿到的WCH-Link,一般是RISC-V模式,需要将其切换到ARM模式。



模式切换的方法如下:



WCH-Link 断电, 将图一正面图 1 中排针, TX 接 GND;


WCH-Link 上电, 切换模式成功后, 断开 TX 和 GND;


后续使用时, WCH-Link 保持切换后的模式。





判断的方法如下:



WCH-Link空闲时蓝灯常灭,是为RISC-V模式;


WCH-Link空闲时蓝灯常亮,为ARM模式。


在ARM模式下,Windows 10下是不需要安装驱动的,而Win7有些情况下需要更换驱动,具体可以向厂家索取资料。



图2是WCH-Link在Win7下的设备显示。






图2 WCH-Link的ARM模式



实际使用中,直接使用SWD协议的两线以及GND就可以下载了。软件的使用方法,可以参考官方提供的《CH32F103评估板说明书》,其中介绍了详细的下载和仿真调试方法。



2. 码编写



使用CH32F103C8T6实现之前的USB HID双向通信。



在经历了若干款MCU编写USB代码后,对这块内容已经比较熟悉了。简单来说,只要在USB HID的示例上,修改各类描述符,添加需要的命令处理就可以了。



可惜的是,厂家提供的示例代码非常少。CH32F103C8T6支持两个USB端口,一个是可做全速主机或设备的USBHD,另一个是全速设备USBD。



提供的示例代码中,USBD给出了VirtualCom的工程;USBHD给出了DEVICE、HOSG、HOST_Udisk三个示例。



USBD的工程,类似于STM32的Legacy Library;而USBHD的工程,则使用了沁恒电子自己的库。



我的目标很明确,实在没太多时间去研究沁恒电子的USB库,因此采用了USBD的示例作为模板,进行开发。



由于USBD的工程与STM32的USB库类似,我选择深入研究下STM32的USB库(毕竟资料更多,而且之前学习过)。



2.1 STM32的USB-FS Device Library




UEFI开发探索85中,曾经介绍过如何使用STM32F103C8T6制作HID设备。不过,对于所使用的的USB Library,并没有讨论。



STMF103的USB库,可以在STSW-STM32121中找到,其应用文档为UM0424。文档中给出了非常详尽的库说明,如图3为USB库的代码结构。




图3 USB库代码结构



USB-FS-Device 库主要分为两层:



STM32_USB-FS_Device_Driver: 驱动层,访问USB全速设备外围和USB标准协议,兼容USB2.0标准,与STM32标准库分离;这层不能由用户修改;


Applicaton Interface:在库和最终用户层之间,提供完成的接口,可以由用户修改;


驱动层的代码,大部分情况下是不用修改的,它所包含的源文件说明如下:



USB-FS外围部件接口:


usb_reg (.h, .c):硬件抽象层usb_int.c:传输中断服务函数usb_mem(.h,.c):数据传输管理


USB-FS设备驱动中间层:




usb_init (.h,.c) :USB设备初始化全局变量usb_core (.h , .c) :USB协议管理(兼容USB2.0规范第9章) usb_sil (.h,.c) :读写端点的简化函数(USB-FS_Device外围的抽象层)usb_def.h / usb_type.h:用于库中的USB定义和类型platform_config.h:评估板上用到的硬件定义


应用层代码是提供给用户修改用的,所需要实现的功能都在此层实现。它所包含的源文件说明如下:


usb_conf.h:配置文件usb_desc (.h, .c):描述符usb_prop (.h, .c):应用规范属性usb_endp.c:非控制端口的传输中断处理函数usb_istr (.h,.c):中断处理函数usb_pwr (.h, .c) :电源和连接管理函数


对照CH32F103C8T6提供的USBD例程,可以发现其结构与STM32的是一样的。可以断定,它是模仿了STM32的USB Library编写了自己的库函数接口。



这种设计方法,对习惯了STM32编程的工程师是非常好的。大部分情况下,可以直接把STM32的示例工程,直接移植到WCH的芯片上来(毕竟STM32的例程还是比较丰富的)。



本篇所实现的USB HID双向通信,就是参考了STM32的CustomHID例程,在CH32F103的USBD例子上实现的。



2.2 代码移植和修改




如图4所示,给出了CH32F103的USBD工程的代码结构。




图4 CH32F103的USBD工程代码



驱动层的代码完全不用修改。为了确定此事,我对照着STM32的驱动层代码,一个个函数研究了下,除去与芯片相关的部分,其实现代码几乎一致。



所要修改的代码在应用层,也不是所有源文件需要修改,需要修改的文件包括三个:


usb_desc.c、usb_endp.c和usb_prop.c。



看过我UEFI开发探索和YIE002开发探索两个系列博客的网友,应该了解之前我使用STM32开发USB HID设备的过程。而且相关的工程代码,在博客中也提供了(UEFI开发探索85和YIE002开发探索09,前者使用Legacy Library,后者使用Cube Library开发。)。



实际的开发过程,与之前的开发过程类似,只不过由于芯片的不同,有些代码需要进行移植。



2.2.1 usb_desc.c代码修改




所要修改的是各种描述符,包括设备描述符、配置描述符、端点描述符等。



需要注意的地方,是CH32F103的最大包长度为8。如下给出了设备描述符和配置描述符等的代码,其余的代码与之前开发的STM32F103工程相同,就不再给出了。
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