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2022-05-15 17:17:53 +08:00

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CH32V_EVB开发套件TencentOS Tiny 入门指南

Revision	Date	Description
1.0	2022-05-15	CH32V_EVB开发套件TencentOS Tiny 入门指南

一、定制开发板CH32V_EVB硬件简介

1.1 开发板简介

CH32V_EVB是腾讯物联网操作系统TencentOS tiny 团队联合沁恒微电子设计的一款物联网评估板，用于TencentOS tiny 基础内核、RISC-V IP核架构和IoT组件功能体验和评估。开发板实物如下图：

1.2 开发板特性

内置TencentOS Tiny开源物联网操作系统
开发板采用沁恒RISC-V MCU CH32V307VCT6芯片，CH32V305/7系列是基于沁恒自研RISC-V架构微处理器青稞V4系列设计的32位工业级互联型微控制器，配备了硬件堆栈区、快速中断入口，在标准RISC-V基础上大大提高了中断响应速度。加入单精度浮点指令集，扩充堆栈区，具有更高的运算性能。扩展串口UART数量到8组，定时器到10组，其中4组高级定时器。提供USB2.0高速接口（480Mbps）并内置了PHY收发器，以太网MAC升级到千兆并集成了10M-PHY模块。
64KB SRAM，256KB Flash
板载Type-C接口WCH-LINK仿真器
板载esp8266 WiFi模组，支持腾讯云固件
板载以太网接口
板载物联网俱乐部WAN Interface接口，可支持NB-IoT、WiFi、4G cat1、LoRa等模组
板载物联网俱乐部E53 Interface接口，可扩展全系E53传感器以及音频模块；
板载标准24P DVP摄像头接口，可支持最高500万像素摄像头；
板载1.54寸 IPS高清显示屏，支持240*240分辨率；
预留SD卡、用户按键、SPI Flash，
扩展IO口，方便开发者扩展硬件模块

1.3 开发板硬件详解

1.3.1 电源电路

电源稳压电路外部USB输入电压一般为5V，但这并不能直接作为电源给开发板供电，CH32V_EVB上的元器件供电电压范围普遍在1.8V-3.6V，推荐电压均为3.3V，因此需要将5V的电平转换成3.3V供给开发板上数字IC使用，这里使用TLV62569DBVR作为3.3V稳压器芯片。 TLV62569DBVR是TI出品的一款高效率脉冲宽度降压型DC/DC转换器。输入电压2.5V-5.5V，输出电压可调范围为：0.6V-5.5V，输出电流可以达到2A。在我们提供的电路中将输出调节至3.3V，让开发板正常工作。

1.3.2 CH32V最小系统电路

单片机最小系统或者叫最小硬件单元电路，指用最少元器件组成的单片机可以正常工作的系统。最小系统基本由电源、单片机、晶振、按键复位电路、用户LED等接口组成，电源使用3.3V直接供电，其他部分原理图如下：

1.3.3 WCH-Link仿真器下载器电路

板载仿真器可以让开发调试更方便。WCH-Link是沁恒微电子官方提供的MCU仿真器方案，可以支持CH32V系列risc-v MCU下载调试，也可以支持ARM Cortex M核下载调试，同时支持虚拟串口功能，电路如下：

1.3.4 LCD显示电路

TFT LCD液晶显示模块用来向用户显示系统状态、参数或者要输入系统的功能。为了展示良好的视觉效果，开发板使用ST7789V 控制器驱动的TFT LCD显示屏，分辨率为240*240。该款LCD使用SPI接口，由于SPI接口空闲时引脚要上拉，因此下面的原理图中接了10k电阻上拉，然后才接入MCU引脚。

1.3.5 以太网电路

开发板主控CH32V307芯片内置了以太网控制器，这里外围电路只需要使用一个RJ45以太网变压器 HY911105AE即可，HY911105AE带变压器和LED灯，电路如下图所示：

1.3.6 USB HOST/Device电路

开发板主控CH32V307芯片内置了一个高速和低速USB控制器，这里开发板将两个UCB都通过TYPE-C口引出了，电路如下：

1.3.7 存储电路扩展

开发板带有一个SPI Nor Flash芯片扩展和单bit SD卡扩展，可用于用户存储一部分数据和存储空间扩展，电路图如下：

1.3.8 多串口切换电路

开发板带有多串口切换功能，通过跳线帽可以切换串口映射关系，通过组合，可以使用PC机上的串口助手发送AT命令来调试WAN口的通信模组或者板载WiFi；也可以使用正常模式通过MCU串口来控制WiFi和WAN口模组，同时wch-link虚拟串口连接PC可以做日志输出。串口切换电路图如下：

1.3.9 E53 传感器扩展接口

开发板设计有E53接口的传感器扩展板接口，该接口可兼容所有E53接口的传感器扩展板，实现不同物联网案例场景的快速搭建。该接口可接入UART、SPI、I2C、ADC等通信协议的传感器，也可以扩展音频模块，其原理图如下图所示。

1.3.10 WAN通信模块扩展接口

开发板设计有通信扩展板的扩展接口，该接口可接入WIFI、NB-IoT、2G、腾讯定制IoT模组、LoRaWAN等不同通信方式的通信扩展板，以满足不同场景上云的需求，其原理图如下图所示。

1.3.11 ESP8266 WIFI电路

开发板板载了一个esp8266 WiFi模块，通过串口AT命令进行控制，电路如下图所示：

1.3.13 摄像头电路

开发板板载了标准的DVP 24P摄像头接口，可以接OV2640 OV5640等摄像头模组，MCU芯片内置DVP摄像头控制器，电路图和控制引脚参考如下：

1.3.12 扩展IO

开发板多余的IO引脚全部引出，如下图所示：

二、定制开发板CH32V_EVB软件开发环境准备

2.1 MounRiver Studio IDE下载与安装

MounRiver Studio（MRS）是一款面向RISC-V、ARM等内核MCU的集成开发环境，提供专业嵌入式项目所需的开发、调试环境、烧录工具已经完善的项目管理能力，是目前使用相对方便的国产自研RISC-V开发环境。这里我们使用该IDE来进行risc-v相关应用开发。首先，我们到MounRiver Studio官网下载软件安装包，下载地址：http://www.mounriver.com/download

安装完成后打开软件可以进入到欢迎界面

2.2 新建CH32V工程

菜单栏点击File->New->MounRiver project 开始创建工程

进入工程向导后，按照如下图所示选择芯片，填写工程信息。

完成后会生成工程，如图所示：

2.3 编译下载调试CH32V工程

MRS IDE默认集成了TencentOS Tiny工程模板，一键即可生成TencentOS TIny 内核基础工程，点击如下图所示图标编译工程，编译完成后可以在控制台输出看到编译结果。

如下图所示，使用USB线连接和PC机和开发板，点击debug按钮，就可以进入调试模式，程序下载到开发板上，可以打断点、单步、跳步执行，全速执行，查看寄存器，反汇编、内存等

全速运行后，可以看到串口助手打印TencentOS Tiny的日志信息，可以看到两个任务交替运行。

除了调试按钮外，我们也可以点击下载按钮直接将程序烧写到开发板上，如下图所示：

三、基于TencentOS Tiny 和CH32V_EVB开发板对接腾讯云物联网平台和腾讯连连小程序

基于TencentOS Tiny CH32V_EVB RISC-V 开发板要完成腾讯云IoT Explorer对接，需要完成两个部分的工作。一是：腾讯云IoT explorer 上完成项目、产品、设备创建、参数配置二是：基于TencentOS Tiny完成应用开发，向腾讯云上报业务数据。

1. 云端操作步骤

1.1. 新建项目登录腾讯云物联网开发平台，点击新建项目，填写项目名称和简介：

1.2. 新建产品点击项目名称进入到该项目中，点击新建产品：

产品新建成功后，可在产品列表页查看到：

1.3. 数据模板进入产品，点击【数据模板】，点击【导入JSON】，导入下面的JSON代码：

{
  "version": "1.0",
  "properties": [
    {
      "id": "power_switch",
      "name": "电灯开关",
      "desc": "控制电灯开灭",
      "required": true,
      "mode": "rw",
      "define": {
        "type": "bool",
        "mapping": {
          "0": "关",
          "1": "开"
        }
      }
    },
    {
      "id": "brightness",
      "name": "光照强度",
      "desc": "",
      "mode": "r",
      "define": {
        "type": "int",
        "min": "0",
        "max": "20000",
        "start": "0",
        "step": "1",
        "unit": "lx"
      },
      "required": false
    }
  ],
  "events": [],
  "actions": [],
  "profile": {
    "ProductId": "TCC64FUFGD",
    "CategoryId": "3"
  }
}

导入之后自动根据json文件创建的属性如下：

1.4. 创建设备点击【设备调试】，进入后点击【新建设备】，创建真实设备：

创建成功之后进入设备，查看到产品ID、设备名称、设备秘钥,记录下来，一会终端程序会使用到。

2. 基于TencentOS Tiny 完成设备侧应用开发

CH32V-RISC-V物联网操作系统TencentOS-Tiny案例实践指南

https://github.com/OpenAtomFoundation/TencentOS-tiny 上clone整个代码仓源码，进入 < TencentOS-tiny\board\TencentOS_Tiny_CH32V307_EVB> 目录，打开 CH32V_EVB_TencentOS_Tiny_IoT_Explorer工程。