RISC-Vコアに萌えたい　CH32V003でADCその１（ch32fun、GPIO)

2025年11月2日 2025年11月2日

pengin

前回に引き続き、ch32funのライブラリーの1つであるGPIOライブラリーを使用してADCに挑戦して行きたいと思います。
GPIOライブラリーを使用するには、"ch32v003_GPIO_branchless.h"をインクルードすることと、Makefileの中に”CH32FUN=$(HOME)/ch32fun/ch32fun”を設定することです。

では早速GPIOを使用したADCのプログラムを書いてみましょう。
CH32V003J4M6　8pinダイブのPD6(1pin）に接続した可変抵抗器のアナログ値をADC変換してprintf文を通じて読み込んでみます。

回路図は下記のとおりです。

CH32V003_8p-1 ダウンロード

PD6をアナログ入力pinとして設定します。

// 入力PINとの関連付け
#define	ADC_IN1 GPIOv_from_PORT_PIN(GPIO_port_D, 6)	//PD6 port

Dポートを活性化し、PD6ポートをアナログ入力として設定し、ADCを初期化します。

	GPIO_port_enable(GPIO_port_D);	// gpio Dポートを活性化

 	GPIO_pinMode(ADC_IN1, GPIO_pinMode_I_analog, GPIO_Speed_In);	// gpioの補給クロックとpinをアナログ入力に設定
	GPIO_ADCinit();

PD6からアナログ値を読み込み、ADCの値と、32倍したADC値をprintf文で出力します。

	while(1){
		analog_data = GPIO_analogRead(GPIO_Ain6_D6);	// 該当のpinにアナログ入力する
		analog_input_data = analog_data*32;
		printf("ADC = %d (%x)\n\r",analog_input_data,analog_data);
		Delay_Ms(500);
	}

全体のプログラムは下記のとおりです。

//CH32V003J4M6 8pin GPIO ADC　プログラム

#include "ch32fun.h"
#include "ch32v003_GPIO_branchless.h"
#include <stdio.h>

// 入力PINとの関連付け
#define	ADC_IN1 GPIOv_from_PORT_PIN(GPIO_port_D, 6)	//PD6 port

int main() {
	SystemInit();			// デバイスの初期化


	GPIO_port_enable(GPIO_port_D);	// gpio Dポートを活性化

 	GPIO_pinMode(ADC_IN1, GPIO_pinMode_I_analog, GPIO_Speed_In);		// gpioの補給クロックとpinをアナログ入力に設定
	GPIO_ADCinit();

	printf("Start GPIO ADC input !\n\r");
	uint16_t analog_input_data,analog_data;
	while(1){
		analog_data = GPIO_analogRead(GPIO_Ain6_D6);	// 該当のpinにアナログ入力する
		analog_input_data = analog_data*32;
		printf("ADC = %d (%x)\n\r",analog_input_data,analog_data);
		Delay_Ms(500);
	}
}

上記プログラムをGPIO_adc.cとして保存します。

all : flash
TARGET:=GPIO_adc 
CH32FUN=$(HOME)/ch32fun/ch32fun 
TARGET_MCU?=CH32V003 
include ~/ch32fun/ch32fun/ch32fun.mk 
flash : cv_flash 
clean : cv_clean

Makefileとして保存します。

funconfig.hを～/ch32fun/examples/GPIOからコピーします。何も編集はしません。

これで必要なファイルが揃いました。

~/prog/ch32v003/ch32fun/GPIO_ADC01 $ ls
GPIO_adc.c  Makefile  funconfig.h

WCH-LinkEをusbに差して、makeします。

~/prog/ch32v003/ch32fun/GPIO_ADC01 $ make
riscv64-unknown-elf-gcc -E -P -x c -DTARGET_MCU=CH32V003 -DMCU_PACKAGE=1 -DTARGET_MCU_LD=0 -DTARGET_MCU_MEMORY_SPLIT= /home/rika/ch32fun/ch32fun/ch32fun.ld > /home/rika/ch32fun/ch32fun/generated__.ld
riscv64-unknown-elf-gcc -o GPIO_adc.elf /home/rika/ch32fun/ch32fun/ch32fun.c GPIO_adc.c   -g -Os -flto -ffunction-sections -fdata-sections -fmessage-length=0 -msmall-data-limit=8 -march=rv32ec -mabi=ilp32e -DCH32V003 -static-libgcc -I/usr/include/newlib -I/home/rika/ch32fun/ch32fun/../extralibs -I/home/rika/ch32fun/ch32fun -nostdlib -I. -Wall  -Wl,--print-memory-usage -Wl,-Map=GPIO_adc.map -L/home/rika/ch32fun/ch32fun/../misc -lgcc -lgcc -T /home/rika/ch32fun/ch32fun/generated__.ld -Wl,--gc-sections
Memory region         Used Size  Region Size  %age Used
           FLASH:        1748 B        16 KB     10.67%
             RAM:          0 GB         2 KB      0.00%
riscv64-unknown-elf-objdump -S GPIO_adc.elf > GPIO_adc.lst
riscv64-unknown-elf-objcopy  -O binary GPIO_adc.elf GPIO_adc.bin
riscv64-unknown-elf-objcopy -O ihex GPIO_adc.elf GPIO_adc.hex
make -C /home/rika/ch32fun/ch32fun/../minichlink all
make[1]: ディレクトリ '/home/rika/ch32fun/minichlink' に入ります
make[1]: 'all' に対して行うべき事はありません.
make[1]: ディレクトリ '/home/rika/ch32fun/minichlink' から出ます
/home/rika/ch32fun/ch32fun/../minichlink/minichlink -w GPIO_adc.bin flash -b
Found WCH Link
WCH Programmer is LinkE version 2.18
Detected CH32V003
Flash Storage: 16 kB
Part UUID: 57-5f-ab-cd-c0-80-bd-54
Part Type: 00-33-05-10
Read protection: disabled
Interface Setup
Writing image

Image written.

minichlinkを通して、printf文の内容を読み出します。

~/prog/ch32v003/ch32fun/GPIO_ADC01 $ minichlink -T
Found WCH Link
WCH Programmer is LinkE version 2.18
Detected CH32V003
Flash Storage: 16 kB
Part UUID: 57-5f-ab-cd-c0-80-bd-54
Part Type: 00-33-05-10
Read protection: disabled
Interface Setup
Terminal started

Start GPIO ADC input !
ADC = 32736 (3ff)
ADC = 32736 (3ff)
ADC = 32736 (3ff)
ADC = 32736 (3ff)
ADC = 32736 (3ff)
ADC = 32736 (3ff)
ADC = 32736 (3ff)
ADC = 32736 (3ff)
ADC = 32736 (3ff)
ADC = 32736 (3ff)
ADC = 32736 (3ff)
ADC = 31456 (3d7)
ADC = 28992 (38a)
ADC = 25824 (327)
ADC = 22752 (2c7)
ADC = 14944 (1d3)
ADC = 10400 (145)
ADC = 5824 (b6)
ADC = 96 (3)
ADC = 224 (7)
ADC = 64 (2)
ADC = 96 (3)
ADC = 64 (2)
ADC = 96 (3)
ADC = 64 (2)
ADC = 96 (3)
ADC = 64 (2)

[1]+  停止                  minichlink -T

読み出した値は、読み込んだADCに32倍した値と、（）内はADCそのものの値です。
下記の電圧変換値は、あくまでも参考値です。読み取りの精度を表したものではありません。

テスタと比べた値は下記の通りです
テスタ値　　ADC＊32　　ADC(hex)
3.263　　　　32567　　　3fa
3.010　　　　30432　　　3b7
2.243　　　　22404　　　2ba
1.251　　　　12480　　　186
0.617　　　　　6304　　　c5
0.359　　　　　3680　　　73
0.0　　　　　　　64　　　　2

下記の回路は、人感センサーと明暗センサーを使用して、暗いときに人が近づくとLEDが点灯するものです。
人感センサーには、SR602を、明暗センサーには、CdSセンサー（R3)を使用しました。
回路図は下記のとおりです。

CH32V003_8p_ADC_02 ダウンロード

人感センサーPC1(5pin)にHレベルが入力されたとき（人は近づいたとき）、PD6(1pin)に入力されたCdSセンサーと100Kとの分圧値はADC変換されます。入力されたADCの値は、IF文によりしきい値と比較されるコンパレータ的なプログラムにより、明るい/暗いの2値の値になります。ここではしきい値として800を設定しています。しきい値以上であれば、暗いと認識し、約12秒LEDを点灯します。

プログラムが下記のとおりです。

//CH32V003J4M6 8pin GPIO LED 人感/明暗センサー　プログラム

#include "ch32fun.h"
#include "ch32v003_GPIO_branchless.h"
#include <stdio.h>

// 該当LEDと出力PINとの関連付け
#define	LED1 GPIOv_from_PORT_PIN(GPIO_port_C, 2)	//C2 port output

#define	ADC_IN1 GPIOv_from_PORT_PIN(GPIO_port_D, 6)	//D6 port ADC

// 該当SWと入力PINとの関連付け
#define	SW1 GPIOv_from_PORT_PIN(GPIO_port_C, 1)		//C1 port input

int main() {
	SystemInit();			// デバイスの初期化
	
	GPIO_port_enable(GPIO_port_C);	// gpio Cポートを活性化
	GPIO_port_enable(GPIO_port_D);	// gpio Dポートを活性化

	GPIO_pinMode(LED1, GPIO_pinMode_O_openDrainMux, GPIO_Speed_10MHz);	// gpioの補給クロックとpinを出力に設定

 	GPIO_pinMode(SW1, GPIO_pinMode_I_pullUp, GPIO_Speed_In);		// gpioの補給クロックとpinを入力に設定
 	
	GPIO_pinMode(ADC_IN1, GPIO_pinMode_I_analog, GPIO_Speed_In);		// gpioの補給クロックとpinをアナログ入力に設定
	GPIO_ADCinit();
 	

	uint16_t analog_data;

	printf("Start GPIO  !\n\r");
	GPIO_digitalWrite(LED1, low);	// 該当のpin出力をHレベルにする
	while(1){
		while(GPIO_digitalRead(SW1) == 1) {
//				printf("SW input \n\r");
				analog_data = GPIO_analogRead(GPIO_Ain6_D6);	// 該当のpinにアナログ入力する
//				printf("data = %d \n\r",analog_data);
				if(analog_data >= 800){
//					printf("LED = %d \n\r",analog_data);
					GPIO_digitalWrite(LED1, high);	// 該当のpin出力をHレベルにする
					Delay_Ms( 12000 );

					GPIO_digitalWrite(LED1, low);	// 該当のpin出力をLレベルにする	

				}
		GPIO_digitalWrite(LED1, low);	// 該当のpin出力をLレベルにする
		}
	}
}

上記プログラムをGPIO_adc_jinkan.cとして保存します。

Makefileを作成します。

all : flash

TARGET:=GPIO_adc_jinkan
CH32FUN=$(HOME)/ch32fun/ch32fun
TARGET_MCU?=CH32V003
include ~/ch32fun/ch32fun/ch32fun.mk

flash : cv_flash
clean : cv_clean

funconfig.hを～/ch32fun/examples/GPIOからコピーします。何も編集はしません。

これで必要なファイルが揃いました。

~/prog/ch32v003/ch32fun/GPIO_ADC02 $ ls
GPIO_adc_jinkan.c  Makefile  funconfig.h

WCH-LinkEをusbに差して、makeします。

~/prog/ch32v003/ch32fun/GPIO_ADC02 $ make
riscv64-unknown-elf-gcc -E -P -x c -DTARGET_MCU=CH32V003 -DMCU_PACKAGE=1 -DTARGET_MCU_LD=0 -DTARGET_MCU_MEMORY_SPLIT= /home/rika/ch32fun/ch32fun/ch32fun.ld > /home/rika/ch32fun/ch32fun/generated__.ld
riscv64-unknown-elf-gcc -o GPIO_adc_jinkan.elf /home/rika/ch32fun/ch32fun/ch32fun.c GPIO_adc_jinkan.c   -g -Os -flto -ffunction-sections -fdata-sections -fmessage-length=0 -msmall-data-limit=8 -march=rv32ec -mabi=ilp32e -DCH32V003 -static-libgcc -I/usr/include/newlib -I/home/rika/ch32fun/ch32fun/../extralibs -I/home/rika/ch32fun/ch32fun -nostdlib -I. -Wall  -Wl,--print-memory-usage -Wl,-Map=GPIO_adc_jinkan.map -L/home/rika/ch32fun/ch32fun/../misc -lgcc -lgcc -T /home/rika/ch32fun/ch32fun/generated__.ld -Wl,--gc-sections
Memory region         Used Size  Region Size  %age Used
           FLASH:        1796 B        16 KB     10.96%
             RAM:          0 GB         2 KB      0.00%
riscv64-unknown-elf-objdump -S GPIO_adc_jinkan.elf > GPIO_adc_jinkan.lst
riscv64-unknown-elf-objcopy  -O binary GPIO_adc_jinkan.elf GPIO_adc_jinkan.bin
riscv64-unknown-elf-objcopy -O ihex GPIO_adc_jinkan.elf GPIO_adc_jinkan.hex
make -C /home/rika/ch32fun/ch32fun/../minichlink all
make[1]: ディレクトリ '/home/rika/ch32fun/minichlink' に入ります
make[1]: 'all' に対して行うべき事はありません.
make[1]: ディレクトリ '/home/rika/ch32fun/minichlink' から出ます
/home/rika/ch32fun/ch32fun/../minichlink/minichlink -w GPIO_adc_jinkan.bin flash -b
Found WCH Link
WCH Programmer is LinkE version 2.18
Detected CH32V003
Flash Storage: 16 kB
Part UUID: 57-5f-ab-cd-c0-80-bd-54
Part Type: 00-33-05-10
Read protection: disabled
Interface Setup
Writing image

Image written.

暗くして、人が近づくとLEDが点灯すると思います。

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