用国产CH32替代STM32，要不要试试？
时间：2021-09-16 14:17:49
[导读]/*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；而现在单片价格到了惊人的109元！十几倍...
/* 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. 代码编写
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-FS设备驱动中间层：
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：
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。
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. 代码编写
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。
#define LOBYTE(x) ((u8)(x 
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