المتحكم الدقيق CH32V003 – متحكم RISC-V عام 32 بت
يُعد CH32V003 متحكمًا دقيقًا عامًا بمواصفات صناعية، ويعتمد على نواة QingKe RISC-V2A.
يمكن أن يعمل بتردد يصل إلى 48MHz، ويدعم نطاق جهد تشغيل واسع، بالإضافة إلى واجهة تصحيح أخطاء تسلسلية مبسطة عبر سلك واحد، مع استهلاك منخفض للطاقة.
يتوفر المتحكم بعدة حزم صغيرة جدًا، ويحتوي على مجموعة متنوعة من الوحدات الطرفية، من بينها:
- وحدة DMA مخصصة.
- محول تناظري إلى رقمي ADC بدقة 10-bit.
- مضخم تشغيلي ومقارن OPA/Comparator.
- مجموعة من المؤقتات.
- واجهات اتصال USART وI²C وSPI.
يمكن تشغيل المتحكم عادةً على 3.3V أو 5V، كما أنه مناسب للعمل في البيئات الصناعية ضمن نطاق درجات حرارة من:
-40°C إلى +85°C
توزيع أطراف CH32V003
تختلف أرقام الأرجل بحسب نوع الحزمة المستخدمة مثل:
- SOP16
- TSSOP20
- QFN20
- SOP8
أما أهم أسماء ووظائف الأطراف فهي كالتالي:
| الطرفالنوعالوظيفة الرئيسيةبعض الوظائف البديلة | |||
| VSS | Power | الأرضي | — |
| VDD | Power | موجب التغذية | — |
| PD4 | I/O/A | دخل/خرج رقمي أو تناظري | UCK، Timer، A7، OPO |
| PD5 | I/O/A | دخل/خرج رقمي أو تناظري | UTX، A5 |
| PD6 | I/O/A | دخل/خرج رقمي أو تناظري | URX، A6 |
| PD7 | I/O/A | دخل/خرج | NRST، Timer، OPP1 |
| PA1 | I/O/A | دخل/خرج تناظري/رقمي | Timer، A1، OPN0، OSCI |
| PA2 | I/O/A | دخل/خرج تناظري/رقمي | A0، OPPO، OSCO |
| PD0 | I/O/A | دخل/خرج | Timer، OPN1، SDA، UTX |
| PC0 | I/O | دخل/خرج رقمي | Timer، NSS، UTX |
| PC1 | I/O/FT | دخل/خرج رقمي | SDA، NSS، Timer |
| PC2 | I/O/FT | دخل/خرج رقمي | SCL، URTS، Timer |
| PC3 | I/O | دخل/خرج رقمي | Timer، UCTS |
| PC4 | I/O/A | دخل/خرج تناظري/رقمي | Timer، MCO، A2 |
| PC5 | I/O/FT | دخل/خرج رقمي | SCK، SCL، UCK |
| PC6 | I/O/FT | دخل/خرج رقمي | MOSI، SDA، Timer |
| PC7 | I/O | دخل/خرج رقمي | MISO، URTS، Timer |
| PD1 | I/O/A | دخل/خرج تناظري/رقمي | SWIO، Timer |
| PD2 | I/O/A | دخل/خرج تناظري/رقمي | Timer، A3 |
| PD3 | I/O/A | دخل/خرج تناظري/رقمي | A4، Timer، UCTS |
ملاحظة: بعض الوظائف البديلة يمكن إعادة تعيينها Remapping إلى أطراف أخرى، ويختلف توفر الأرجل حسب نوع الحزمة.
الحزم والإصدارات المتوفرة
من الإصدارات المتوفرة للمتحكم:
- CH32V003F4P6
- CH32V003A4M6
- CH32V003F4U6
- CH32V003J4M6
ويختلف كل إصدار أساسًا من حيث نوع الحزمة وعدد الأرجل المتاحة.
الميزات
النواة Core
- نواة QingKe RISC-V 32-bit.
- تستخدم مجموعة تعليمات RV32EC.
- وحدة تحكم سريعة وقابلة للبرمجة للمقاطعات.
- مكدس مقاطعات عتادي Hardware Interrupt Stack.
- دعم تداخل المقاطعات حتى مستويين.
- تردد النظام يصل إلى 48MHz.
الذاكرة
- ذاكرة SRAM بسعة 2KB.
- ذاكرة برنامج CodeFlash بسعة 16KB.
- مساحة Bootloader بسعة 1920 Byte.
- ذاكرة إعدادات نظام غير متطايرة بسعة 64 Byte.
- ذاكرة يحددها المستخدم بسعة 64 Byte.
إدارة الطاقة واستهلاك الطاقة المنخفض
جهد تغذية النظام VDD:
- 3.3V
- أو 5V
ويدعم أوضاع توفير الطاقة مثل:
- Sleep Mode
- Standby Mode
الساعة وإعادة الضبط Clock & Reset
يحتوي CH32V003 على:
- مذبذب RC داخلي مضبوط من المصنع بتردد 24MHz.
- مذبذب RC داخلي بتردد 128kHz.
- دعم مذبذب خارجي عالي السرعة ضمن نطاق 4 إلى 25MHz.
- إعادة ضبط عند تشغيل أو انخفاض مصدر الطاقة.
- كاشف جهد قابل للبرمجة Programmable Voltage Detector.
ولا يشترط استخدام Crystal خارجي في التطبيقات البسيطة، إذ يمكن تشغيل المتحكم باستخدام الساعة الداخلية.
وحدة DMA
يحتوي المتحكم على وحدة DMA – Direct Memory Access تسمح بنقل البيانات بين الذاكرة والوحدات الطرفية دون إشغال المعالج باستمرار.
وتشمل الميزات:
- 7 قنوات DMA.
- دعم Ring Buffer.
- إمكانية استخدامها مع:
- TIMx
- ADC
- USART
- I²C
- SPI
المضخم التشغيلي والمقارن وADC
يحتوي CH32V003 على وحدة:
OPA + Comparator
مرتبطة مع بعض الوحدات الداخلية مثل ADC وTIM2.
كما يحتوي على محول:
ADC بدقة 10-bit
ويتميز بـ:
- نطاق إدخال تناظري من 0V إلى VDD.
- حتى 8 إشارات خارجية.
- بالإضافة إلى إشارتين داخليتين.
- دعم التشغيل أو التحفيز الخارجي المؤجل.
المؤقتات Timers
يحتوي المتحكم على عدة مؤقتات.
مؤقت متقدم 16-bit
يتضمن وظائف مثل:
- التحكم في Dead-Time.
- الإيقاف الطارئ.
- خرج PWM تكميلي Complementary PWM.
- مناسب لتطبيقات التحكم بالمحركات.
مؤقت عام 16-bit
يدعم:
- Input Capture.
- Output Compare.
- PWM.
- عد النبضات.
- إدخال Encoder تزايدي.
كما يحتوي على:
- Independent Watchdog
- Window Watchdog
بالإضافة إلى:
SysTick 32-bit Counter
واجهات الاتصال
يحتوي CH32V003 على:
- 1× USART
- 1× I²C
- 1× SPI
وبذلك يمكنه الاتصال بمجموعة واسعة من الحساسات والشاشات والوحدات الإلكترونية.
منافذ GPIO
يحتوي المتحكم على:
- 3 مجموعات GPIO.
- ما يصل إلى 18 منفذ I/O حسب الحزمة المستخدمة.
- دعم للمقاطعات الخارجية.
ميزات الأمان
يحتوي كل متحكم على:
Unique ID بطول 64-bit
وهو رقم تعريف فريد يمكن الاستفادة منه في التطبيقات التي تحتاج إلى تعريف كل جهاز بشكل مستقل.
التصحيح والبرمجة Debug
يدعم CH32V003 واجهة تصحيح وبرمجة تسلسلية عبر سلك واحد.
تُعرف عادةً باسم:
SWIO / SDI – Single-Wire Debug Interface
ويساعد ذلك على تقليل عدد الأرجل المطلوبة للبرمجة والتصحيح.
الحزم Packages
يتوفر المتحكم في عدة أنواع من الحزم، منها:
- SOP
- TSSOP
- QFN
كما يوجد إصدار صغير جدًا بحزمة SOP8 لبعض التطبيقات ذات عدد الأرجل المحدود.
المخطط الداخلي CH32V003 Internal Block Diagram
يوضح المخطط الداخلي للمتحكم كيفية ارتباط نواة RISC-V مع:
- Flash.
- SRAM.
- DMA.
- ADC.
- OPA/Comparator.
- Timers.
- GPIO.
- USART.
- SPI.
- I²C.
- وحدات الساعة والطاقة.
كيفية استخدام CH32V003
يمكن تشغيل CH32V003 بدائرة بسيطة جدًا تحتوي على الحد الأدنى من المكونات الخارجية.
في التطبيقات الأساسية تحتاج عادةً إلى:
- مصدر تغذية مناسب.
- مكثفات فصل Decoupling Capacitors.
- توصيل طرف البرمجة والتصحيح.
- المكونات الخاصة بالتطبيق.
ولا يُعد المذبذب الخارجي ضروريًا في كثير من التطبيقات، لأن المتحكم يحتوي على مذبذب RC داخلي يمكن استخدامه لتوليد الساعة.
وهذا يجعل تصميم الدائرة حول CH32V003 بسيطًا ومنخفض التكلفة.
التطبيقات
يمكن استخدام CH32V003 في العديد من التطبيقات مثل:
- الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية منخفضة التكلفة.
- أنظمة التحكم الصغيرة.
- الحساسات الذكية.
- وحدات التحكم الصناعية البسيطة.
- التحكم في المحركات.
- أجهزة الألعاب ووحدات التحكم.
- مشاريع إنترنت الأشياء البسيطة.
- المنتجات التي تحتاج إلى متحكم 32-bit منخفض التكلفة.
ملاحظة: النص الأصلي يذكر USB Gamepads وUSB Controllers كتطبيقات، لكن CH32V003 نفسه لا يحتوي على وحدة USB Hardware مدمجة تقليدية؛ لذلك تحتاج تطبيقات USB إلى تنفيذ خاص أو دوائر/حلول إضافية حسب التصميم.
النموذج ثنائي الأبعاد والأبعاد
2D Model and Dimensions
