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接觸RISC-V只要2美元!CH32V006開發板解析

   

作者:陸向陽

圖1 WeAct Studio公司推出基於RISC-V架構的CH32V006開發板(圖片來源:WeAct官網)

2022年底筆者寫過一篇6美元RISC-V單板電腦,而今有更低價的選擇,即WeAct Studio公司(微行電子工作室)推出的CH32V006開發板,只要2美元就可入手,這已包含運費,若一次買五片為7.7美元,每片約1.54美元,若切換成台幣計價一片約40.6元。為何能如此便宜?本文以下將對此進一步解析。

平價關鍵在MCU晶片

首先開發板能如此便宜主要也是主控晶片便宜,一顆約只要0.1397美元(但必須一次訂購6,000顆才有這個價位),是南京沁恒微電子公司(WCH)的CH32V006 MCU(發表於2024年),更具體而言是CH32V006F8U6,運作時脈頻率48MHz,程式記憶體62KB(另有3KB用於放置開機程式),資料記憶體8KB。

RISC-V是開放的指令集架構,只有公開的技術文件,真正的晶片電路需要有人設計出來,之前的6美元開發板pine64 Ox64其主控晶片為南京博流智能(Bouffalo Lab)的BL808,晶片內的RISC-V核心電路其實是向平頭哥半導體公司(T-Head)取得技術授權的,而這次的CH32V006是WCH公司自己設計與實踐RISC-V電路,稱為青稞RISC-V核心,該公司CHV32系列的MCU晶片均使用此核心。

青稞RISC-V核心其實還可以細分,如RISC-V2C、RISC-V2A等,或者是RISC-V3x、RISC-V4x(x可以是C、F等字母)等,以此為基礎展開不同型款編號的MCU晶片。

圖2 青稞RISC-V通用系列晶片概覽(圖片來源:WCH官網)

圖3 CH32V006 MCU晶片內部功能方塊圖(圖片來源:WCH官網)

板卡規格解析

接著是開發板,該板大體僅有3 x 1.8公分長寬,並有兩排12個接腳,開發板其實分兩種運作電壓版本,即5V或3.3V,選購前就要決定(是由開發板上的電阻配置來決定),無法事後自由切換,端看自身的應用需求,兩種電壓版本價格一樣。

圖4 CH32V006開發板透過3組電阻決定工作電壓為3.3V或5V(圖片來源:WeAct Studio官網)

在開發板的12 x2接腳中,MCU該有的基本I/O功能大體都有,如GPIO、ADC、USART、I2C、SPI等,或者也有運算放大器(OPA)、電壓比較器、看門狗計時器(WDT,純晶片內,不用外部接腳)等,但並沒有PWM脈寬調變輸出。

CH32V006開發板很便宜,但卻依然具備重新開機(Reset)鈕,這點很有趣,因為標榜便宜的樹莓派一直要到很近代的版本才具備重新開機鈕,官方直言為了省錢早期沒有配置重新開機鈕,若想重新開機請直接插拔電源。

另外與今日多數開發板相同的,CH32V006也是直接從USB連接埠取得運作電力,不過CH32V006使用的是USB Type-C,這點跟今日許多開發板還在使用Micro-USB不同,略進步些。

進一步的,購買的開發板其實已經附上2個12-pin排針與1個4-pin排針,12-pin即是用於連接前述的兩排接腳,4-pin其實是Debug除錯介面的接腳,但只是隨附,買家還是需要自己手工焊上去。

圖5 隨附兩排針腳與除錯針腳留給用戶自行焊接(圖片來源:WeAct Studio官網)

雖然有Debug介面但還沒有除錯功能,還需要額外購買約3美元的WCH-LinkE USB除錯器才行。此外,若2美元的CHV32V006開發板缺貨,WCH公司自己官方評估板CH32V006EVT,約4美元,一樣非常平價。

 

圖6 WCH官方WCH-LinkE除錯器(左)與官方CH32V006開發板(右)(圖片來源:WCH)

開發軟體與相關文件

接著是開發板的軟體開發工具,對此WCH官網上推薦使用MRS,即MounRiver Studio,這是一套整合開發環境(IDE),與其他嵌入式軟體開發工具類似,也是基於Eclipse日蝕專案所發展成。

除MRS外也有其他開發工具,例如GitHub上有一名cnlohr發起一個ch32fun專案,該專案提供的工具也能用來開發CH32V系列MCU。另外有關開發板的相關文件,如範例程式、電路圖等,WeAct Studio也都已經開放在GitHub上。

附註:另有第二代的MRS2,是基於Visual Studio Code(簡稱VS Code)專案構建的,與原有的MRS兩套並行發展。

圖7 典型MRS開發畫面(圖片來源:Chandler Klüser)

結語

歸結而言,其實WCH官方開發板只比WeAct Studio的CH32V006貴2美元,且無論如何CH32V006屬於MCU定位,與6美元、偏向單板電腦定位的pine64 Ox64不同,Ox64所用的主控晶片64位元RISC-V,偏向CPU/MPU的處理器層次。

最後,即便有推演模擬軟體(Simulator),也僅對MCU程式進行初步概念驗證,進一步的實證依然需要真的電子零件、真的電路板,因此開發板越便宜對開發者也越是福音。

 

 

 

 

陸向陽

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Author: 陸向陽

從電子科系畢業後,即以媒體人的角色繼續這段與「電子科技」的不解之緣。歷任電子技術專書作者、電子媒體記者、分析師等角色,並持續寫作不殆。近來投入Arduino、Raspberry Pi等開放硬體的研究與教程介紹。

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