现stm32等国产替代芯片全线缺货，价格一飞冲天，小公司何去何从

强驴

2022-03-08 17:53·华维单片机速学

理论上 GD32和STM32 一些系列是能做到的.

但是!!!

这里说下我遇到直接移植GD32所遇到一些大的坑吧.

后面提到的都是只换主控,外围电路一样的情况.

1: 晶振有坑, STM32 从没遇过不起振的, GD32 有些就是死活不能使用外置晶振.

2:ADC有可坑, 有时ADC 所有通道读出值为0.技术支持呆在我们这里弄了2-3天,还是没有彻底解决.

3:USB 有坑, HID 不能正常解析.(用GD自带的可以.两个标准库写法不一样, 实在没耐心一个指令一个指令使用USB 协议分析仪解析了)

4:SPI 硬件带坑, 以上使用都是标准库,!! 不是使用STM32CUBMEX 生成的.

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。

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。

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：

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。

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。

2.2.2 usb_prop.c代码修改（过于干货，不赘述了，需要的私我）

这是开发中的重点，原有的CHF103的USBD工程中，包括端口0的控制传输以及若干USB命令都没有实现。

简单来说，就是需要把端口0的控制传输代码实现，以支持各种USB标准命令和USB类命令（主要是HID类）。

2.2.3 usb_endp.c代码修改

usb_endp.c中主要实现的端点读写通信，也即对应上位机的ReadFile()和WriteFile()。

在usb_desc.c中的配置描述符中，包含了端点描述符的内容。我们声明了端点2的IN和OUT作为读写接口。所实现的代码如下：

·至此，就完成了所有编程工作了。将其编译下载到CH32F103C8T6的开发板上，就可以进行测试了。

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不得不承认，国产的单片机相比于国外的大厂来说，支持资料做得很不足。不过，从功能上来说，还是会有一些亮点的。比如CH32F103C8T6相比于STM32F103C8T6，3个串口保留了，而且还增加了一个USB HOST。

另外，即便是在正常的情况下（现在芯片短缺属于不正常状态），其价格也只有STM32F103C8T6的一半。这对于批量出货的产品来说，是个不能忽视的优势。

我相信随着这波芯片短缺的影响，很多的厂商都会逐渐使用国产单片机了。这种变化，对软硬件工程师来说，可是个不小的考验。