วิธีการเปลี่ยน PORT TX สำหรับ CH32V003J4M6 ไม่ให้ชนกับ PD1/SWDIO

เนื่องจาก CH32V003J4M6 มีจำนวนขาเพียง 8 ขาเท่านั้น เลยมีการใส่ function การทำงานของขาที่ทับซ้อนลงไปในขา ที่ 1 และ 8 เพื่อมี function ต่างๆที่จำเป็นครบถ้วนขายใน 8 ขา

ดังนั้นเวลาที่เราใช้งาน USART ที่เป็นค่าเริ่มต้นของโปรแกรมจะใช้ขา PD5/PD6 เป็นขา TX/RX ทำให้มีการส่งข้อมูลออกมาที่ขาที่ 8 เพราะมีการใช้งานรวมกัน หากเราดูตามเอกสารอ้างอิงที่ WCH ให้มา

จากภาพและตาราง จะเห็นว่าขาที่ 8 จะมี function ที่ทับซ้อนกัน เช่น GPIO / URX / UTX / SWIO ตามรูปด้านล่าง

หากเราดูที่ Code เริ่มต้นการทำงานอย่างง่ายๆ เช่นตัวอย่าง code ของ GPIO

#include "debug.h"

vu8 val;

/*********************************************************************
 * @fn      main
 *
 * @brief   Main program.
 *
 * @return  none
 */
int main(void)
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    Delay_Init();
    USART_Printf_Init(115200);
    printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);

    while(1)
    {

    }
}

ในส่วนของ USART_Printf_Init(115200); ที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับ USART ส่งข้อมูลไม่ว่าจะเป็น OUTPUT หรือ DEBUG ออกมา

/*********************************************************************
 * @fn      USART_Printf_Init
 *
 * @brief   Initializes the USARTx peripheral.
 *
 * @param   baudrate - USART communication baud rate.
 *
 * @return  None
 */
void USART_Printf_Init(uint32_t baudrate)
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = baudrate;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;

    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

ตรงส่วนที่กำหนดขาของ GPIO ที่กำหนดขา PIN GPIO_Pin_5 ซึ่งปกติถ้าคิดแบบทั่วไปเพียงเปลี่ยน จาก GPIO_Pin_5 เป็น GPIO_Pin_6 ก็ควรจะทำงานแล้ว…

แต่มันไม่สามารถทำงานได้ เพราะว่ามีค่า REGISTER กำหนดการทำงานอยู่ ต้องไปแก้ไขหรือเปิดการทำงานของ function สำรองในการเปลี่ยนขา หรือ สลับขาก่อน ซึ่งการที่จะเปลี่ยนหรือสลับขาได้ต้องไปดูเอกสารการใช้งานของ MCU CH32V003 ก่อนว่าต้องเปิดหรือตั้งค่าอะไรบ้าง

มีมาดูค่า REGISTER ที่จำเป็นที่จะต้องกำหนดค่า ตามตารางด้านล่าง bit ที่ 21 จะต้องมีการตั้งค่าให้ถูกต้องในการสลับขา

เมื่อไปดูในส่วนของ Code ที่กำหนดไว้จะเป็นค่าที่ define ไว้แล้ว และค่าที่เราต้องใช้ในการ Remap จากภาพด้านบน คือ ค่า 10 ที่ Remap TX/PD6, RX/PD5

เมื่อเทียบ Code ดูแล้วจะพบว่า ค่า จะได้ดังนี้

GPIO_PartialRemap1_USART1 = Remap [01]
GPIO_PartialRemap2_USART1 = Remap [10]
GPIO_FullRemap_USART1 = Remap [11] ค่าที่ define ไว้ใน code

และค่า REGISTER นี้อยู่ในส่วนของ AFIO (alternate functions) หรือ function อื่นๆ ที่รวมของใน ขานั้นๆ จำเป็นที่จะตั้งเปิด clock ให้เดียวเพื่อใช้งาน function รอง เหล่านี้

ดังนั้นในส่วนของ code จะมี function ที่กำหนดค่านี้อยู่คือ GPIO_PinRemapConfig

/*********************************************************************
 * @fn      GPIO_PinRemapConfig
 *
 * @brief   Changes the mapping of the specified pin.
 *
 * @param   GPIO_Remap - selects the pin to remap.
 *            GPIO_Remap_SPI1 - SPI1 Alternate Function mapping
 *            GPIO_PartialRemap_I2C1 - I2C1 Partial Alternate Function mapping
 *            GPIO_PartialRemap_I2C1 - I2C1 Full Alternate Function mapping
 *            GPIO_PartialRemap1_USART1 - USART1 Partial1 Alternate Function mapping
 *            GPIO_PartialRemap2_USART1 - USART1 Partial2 Alternate Function mapping
 *            GPIO_FullRemap_USART1 - USART1 Full Alternate Function mapping
 *            GPIO_PartialRemap1_TIM1 - TIM1 Partial1 Alternate Function mapping
 *            GPIO_PartialRemap2_TIM1 - TIM1 Partial2 Alternate Function mapping
 *            GPIO_FullRemap_TIM1 - TIM1 Full Alternate Function mapping
 *            GPIO_PartialRemap1_TIM2 - TIM2 Partial1 Alternate Function mapping
 *            GPIO_PartialRemap2_TIM2 - TIM2 Partial2 Alternate Function mapping
 *            GPIO_FullRemap_TIM2 - TIM2 Full Alternate Function mapping
 *            GPIO_Remap_PA12 - PA12 Alternate Function mapping
 *            GPIO_Remap_ADC1_ETRGINJ - ADC1 External Trigger Injected Conversion remapping
 *            GPIO_Remap_ADC1_ETRGREG - ADC1 External Trigger Regular Conversion remapping
 *            GPIO_Remap_LSI_CAL - LSI calibration Alternate Function mapping
 *            GPIO_Remap_SDI_Disable - SDI Disabled
 *          NewState - ENABLE or DISABLE.
 *
 * @return  none
 */
void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState)
{
    uint32_t tmp = 0x00, tmp1 = 0x00, tmpreg = 0x00, tmpmask = 0x00;

    tmpreg = AFIO->PCFR1;

    tmpmask = (GPIO_Remap & DBGAFR_POSITION_MASK) >> 0x10;
    tmp = GPIO_Remap & LSB_MASK;

    if((GPIO_Remap & 0x10000000) == 0x10000000)
    {
        tmpreg &= ~((1<<1) | (1<<22));
        tmpreg |= ~DBGAFR_SDI_MASK;
        if(NewState != DISABLE)
        {
            tmpreg |= (GPIO_Remap & 0xEFFFFFFF);
        }

    }
    else if((GPIO_Remap & 0x80000000) == 0x80000000)
    {
        tmpreg &= ~((1<<2) | (1<<21));
        tmpreg |= ~DBGAFR_SDI_MASK;
        if(NewState != DISABLE)
        {
            tmpreg |= (GPIO_Remap & 0x7FFFFFFF);
        }

    }
    else if((GPIO_Remap & (DBGAFR_LOCATION_MASK | DBGAFR_NUMBITS_MASK)) == (DBGAFR_LOCATION_MASK | DBGAFR_NUMBITS_MASK))/* SDI */
    {
        tmpreg &= DBGAFR_SDI_MASK;
        AFIO->PCFR1 &= DBGAFR_SDI_MASK;

        if(NewState != DISABLE)
        {
            tmpreg |= (tmp << ((GPIO_Remap >> 0x15) * 0x10));
        }
    }
    else if((GPIO_Remap & DBGAFR_NUMBITS_MASK) == DBGAFR_NUMBITS_MASK)/* [15:0] 2bit */
    {
        tmp1 = ((uint32_t)0x03) << tmpmask;
        tmpreg &= ~tmp1;
        tmpreg |= ~DBGAFR_SDI_MASK;

        if(NewState != DISABLE)
        {
            tmpreg |= (tmp << ((GPIO_Remap >> 0x15) * 0x10));
        }
    }
    else/* [31:0] 1bit */
    {
        tmpreg &= ~(tmp << ((GPIO_Remap >> 0x15) * 0x10));
        tmpreg |= ~DBGAFR_SDI_MASK;

        if(NewState != DISABLE)
        {
            tmpreg |= (tmp << ((GPIO_Remap >> 0x15) * 0x10));
        }
    }


     AFIO->PCFR1 = tmpreg;
}

สามารถแก้ code เดิมได้ดังนี้

/*********************************************************************
 * @fn      USART_Printf_Init
 *
 * @brief   Initializes the USARTx peripheral.
 *
 * @param   baudrate - USART communication baud rate.
 *
 * @return  None
 */
void USART_Printf_Init(uint32_t baudrate)
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); // เปิด clock ให้กับ AFIO หากไม่เปิดจะไม่ทำงาน
    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap2_USART1, ENABLE); // กำหนดค่า REMAP TX:PD6, RX:PD5

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; // กำหนดขา GPIO
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = baudrate;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;

    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

ตัว Framework ที่ทาง WCH ให้มาเป็นค่าตั้งต้น จะว่าเขียน code ไม่ง่าย ไม่ยาก ถ้ามาจากสายของ Arduino จำเป็นต้องล้างความคิดเดิมใหม่ทั้งหมด หากมาทางสาย STM32 จะสะดวกมากกว่า

การเขียนแนวนี้มันทำให้เราลงลึกไปถึงระดับ bit และ register กันเลยที่เดียว แต่นี้ก็ถือว่าเป็นโอกาศดีที่เราสามารถเรียนรู้ได้อย่างลึกซึ้ง สามารถนำไปต่อยอดกับ MCU ค่ายอื่นๆ ที่ไม่ได้รองรับ Arduino