W świecie robotyki i elektroniki, gdzie każdy grosz się liczy, CH32V003 potrafi zrewolucjonizować Twoje projekty. Za mniej niż 0,10 USD dostajesz 32-bitowy rdzeń do 48 MHz, 16 KB Flash, 2 KB SRAM i do 18 pinów GPIO. To wyjątkowo tani, a jednocześnie zaskakująco kompetentny mikrokontroler do zadań robotycznych: od sterowania silnikami po lekkie sensory i telemetrię IoT.
Wstęp do CH32V003 – rewolucja w niskobudżetowej elektronice
CH32V003 to rodzina przemysłowych mikrokontrolerów ogólnego przeznaczenia oparta na rdzeniu QingKe RISC-V2A, zgodnym z instrukcjami RV32EC. Zaprojektowany z myślą o niskim poborze mocy, szerokim zakresie napięć (3,3 V lub 5 V) i kompaktowych obudowach (SOP8, SOP16, TSSOP20, QFN20), świetnie sprawdza się w robotyce amatorskiej, edukacyjnej i IoT.
Otwartość RISC-V usuwa bariery licencyjne znane z ARM, dzięki czemu CH32V003 jest realnie dostępny dla hobbystów i zespołów R&D. Obsługuje tryby oszczędzania energii (Sleep, Standby), ma detektor napięcia, reset po zaniku zasilania i pracuje w temperaturach od -40°C do 85°C – gotowy do zastosowań outdoorowych.
Na tle popularnej ATmega328 (Arduino Uno) CH32V003 oferuje 32 bity zamiast 8, nowocześniejsze peryferia i wielokrotnie niższy koszt jednostkowy.
Pełna specyfikacja techniczna
Oto kluczowe cechy CH32V003 na podstawie dokumentacji producenta i repozytorium GitHub:
- rdzeń – QingKe RISC-V2A, 32-bit, RV32EC, do 48 MHz, szybki kontroler przerwań PFIC z 2‑poziomowym zagnieżdżaniem;
- pamięć – 16 KB Flash, 2 KB SRAM, unikalny 64‑bitowy ID układu;
- dma – 1 kanał ogólnego przeznaczenia, bufor pierścieniowy i priorytety;
- adc – 10‑bit, 1 grupa konwersji;
- komparator – zintegrowany z wzmacniaczem operacyjnym;
- timery – 1×16‑bit zaawansowany (z enkoderem), 1×16‑bit ogólny, 2×watchdog (IWDG/WWDG), 32‑bit SysTick;
- komunikacja – 1×USART (LIN, ISO7816, IrDA, CTS/RTS), 1×I2C (7/10‑bit adresowanie, CRC), 1×SPI (master/slave, CRC, SD/MMC);
- gpio – do 18 pinów w 3 grupach, 6 kanałów PWM, mapowanie 1 przerwania zewnętrznego;
- debug – 1‑przewodowy interfejs SDI (SWIO);
- zasilanie i obudowy – 3,3/5 V, obudowy od SOP8 do QFN20.
Aby łatwiej porównać CH32V003 z popularnymi MCU, zestawiliśmy kluczowe parametry:
| Cecha | CH32V003 | ATmega328 (Arduino) | STM32F103 (Blue Pill) |
|---|---|---|---|
| Rdzeń | RISC-V 32-bit, 48 MHz | AVR 8-bit, 16 MHz | ARM Cortex-M3, 72 MHz |
| Flash/SRAM | 16 KB / 2 KB | 32 KB / 2 KB | 64 KB / 20 KB |
| GPIO | 18 | 23 | 37 |
| Cena (szt.) | <0,10 USD | ~2 USD | ~1 USD |
| Debug | 1-wire SDI | ISP | SWD/JTAG |
W projektach masowych (np. roje robotów) cena i prostota programowania sprawiają, że CH32V003 ma doskonały stosunek możliwości do kosztu.
Programowanie – od zera do pierwszego migania
Programowanie CH32V003 jest proste dzięki otwartemu ekosystemowi. Oficjalne repozytorium GitHub (openwch/ch32v003) zawiera gotowe przykłady w C, Makefile i skrypty linkerowe. Wspierany jest toolchain GCC RISC‑V (SiFive/WCH) i OpenOCD do debugowania.
Krok po kroku – środowisko deweloperskie
Postępuj według poniższych kroków, aby zbudować i wgrać pierwszy firmware:
- Pobierz narzędzia – GCC RISC‑V (riscv64-unknown-elf-gcc) oraz OpenOCD do debugowania SDI;
- Sklonuj repozytorium –
git clone https://github.com/openwch/ch32v003(przykłady w katalogu/example); - Skonfiguruj i kompiluj –
make TARGET=CH32V003F4P6buduje firmware dla popularnej obudowy SOP8; - Wgraj – użyj programatora WCH-Link/CH32SVDP lub DIY z STM32. Uruchom:
openocd -f interface/wch-link.cfg -f target/ch32v003.cfg.
Przykładowy program „blink” dla pinu PC3 (typowy na gotowych modułach):
#include "ch32v00x.h"
int main(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
while(1) {
GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_3, Bit_SET);
Delay_Ms(500);
GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_3, Bit_RESET);
Delay_Ms(500);
}
}
Od klonu repo do migającej diody – mniej niż minuta pracy. Moduły z Allegro/AliExpress (USB‑C) mają wbudowany oscylator 24 MHz, interfejs SWIO i zasilanie z USB, co upraszcza start.
Test praktyczny – robotyczne aplikacje w akcji
Przetestowaliśmy CH32V003 na płytce DIY i na module USB‑C. Całkowity koszt platformy testowej wyniósł około 5 zł, a konfiguracja zajęła kilkanaście minut.
1. Sterowanie silnikiem DC (PWM + enkoder)
Wykorzystaliśmy zaawansowany timer do generacji PWM (do 6 kanałów) oraz wejście enkodera inkrementalnego. Sygnał 1 kHz przy 50% duty cycle sterował mostkiem L298N, zapewniając płynną regulację obrotów. Dwupoziomowe przerwania zapewniły czas reakcji poniżej 1 ms przy poborze około 5 mA.
2. Czujnik odległości (ADC + komparator)
Do pomiaru dystansu użyliśmy analogowego czujnika odległości i 10‑bitowego ADC, a komparator z progiem wyzwalał przerwania. DMA przenosiło próbki do SRAM w buforze pierścieniowym, co minimalizowało obciążenie CPU. Otrzymaliśmy powtarzalną dokładność rzędu ~1 cm w typowym zakresie pracy sensora.
3. Komunikacja IoT (USART + I2C/SPI)
W praktyce wykorzystaliśmy trzy interfejsy komunikacyjne równolegle i bez konfliktów pinów dzięki sprytnemu mapowaniu:
- USART – streaming telemetryki przez USB‑serial (115200 baud), test z ESP8266 z ramkami co 100 ms;
- I2C – sterowanie OLED SSD1306 (7‑bitowe adresowanie) i czujnikami środowiskowymi;
- SPI – karta SD do logowania danych, z kontrolą CRC przeciw błędom transmisji.
W trybie uśpienia pobór spada do poziomu mikroamperów, więc logger z zasilaniem CR2032 może działać przez wiele tygodni.
4. Wielozadaniowość z DMA i przerwaniami
DMA kopiowało dane z ADC do SRAM (ring buffer), a przerwania obsługiwały GPIO i komunikację. Przy 48 MHz uzyskaliśmy ~80% wolnych zasobów CPU, co w klasie cenowej zauważalnie przewyższa typowe mikrokontrolery AVR.
Poniższe zestawienie podsumowuje wyniki scenariuszy testowych:
| Test | Wydajność | Uwagi |
|---|---|---|
| Blink + ADC | 100% stabilne | DMA kluczowe |
| PWM + USART | 48 MHz pełne obciążenie | brak jitteru |
| I2C + SPI | jednoczesne działanie bez problemu | przełączanie master/slave |
| Pobór mocy | 5–10 mA aktywny | <1 µA standby |
Zalety i ograniczenia w robotyce
Plusy
Poniżej najważniejsze atuty zauważone w testach:
- cena – idealny do prototypów rojowych, floty czujników i edukacji;
- otwartość – RISC‑V + GitHub (openwch) i rosnąca społeczność;
- kompaktowość – SOP8 mieści się dosłownie wszędzie.
Minusy
Oto ograniczenia, o których warto pamiętać przy projektowaniu:
- pamięć SRAM – tylko 2 KB, należy unikać dużych buforów i rozbudowanych stosów;
- łączność przewodowa – brak natywnego USB/Ethernet, konieczne zewnętrzne układy peryferyjne;
- debugowanie – interfejs SDI (SWIO) bywa mniej wygodny niż SWD/JTAG.
W czysto mikrokontrolerowych zadaniach CH32V003 błyszczy wydajnością na wat i ceną, a droższe układy (np. ESP32 z Wi‑Fi) warto wybierać dopiero, gdy potrzeba łączności bezprzewodowej lub większych zasobów.