DIY USB 电流表（5）：使用 VSCode + PlatformIO 搭建固件开发环境

作者: Xu Jiwei 日期: 4月 8, 2024 发表评论 (0) 查看评论

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在前一篇《DIY USB 电流表（4）：PCB 焊接与调试》中，我们已经完成了 USB 电流表的焊接，有了硬件之后，就可以开始给它注入灵魂——开发固件了。

首先完成开发环境的搭建，由于我平时都是使用的 MacBook 作为开发机，因此这里以 macOS 作为开发平台来介绍开发环境的搭建。当然 Visual Studio、PlatformIO 这些本身也都是跨平台的，在其他系统配置这一套开发环境的步骤也类似，也可以参考。

PS. 我也还是一个初学者，如果文章中有一些错误或不足，还请多多指教。

开发环境介绍

Visual Studio Code

项目地址：https://code.visualstudio.com/

Visual Studio Code 是一款由微软开发且跨平台的免费源代码编辑器。该软件以扩展的方式支持语法高亮、代码自动补全、代码重构功能，并且内置了命令行工具和 Git 版本控制系统。用户可以更改主题和键盘快捷方式实现个性化设置，也可以通过内置的扩展程序商店安装其他扩展以拓展软件功能。

一般来说，做嵌入式固件开发工作，通常会在 Windows 系统上完成，并且有完整的 IDE 可以使用，例如像 Keil。或者像在这个项目中所使用的 MCU CH32V003，沁恒也提代了一个 IDE MounStudio。

但是因为现在很多嵌入式开发相关的工具链都提供了跨平台的平台，编译器、烧录程序等都可以直接在 macOS 平台上使用，因此现在使用 macOS 来作为嵌入式开发平台也并没有太大的阻碍。

我在 macOS 上使用的编辑器是 Visual Studio Code，相信这个编辑器也不用过多介绍，它现在已经是世界上最流行的编辑器之一了，通过完善的插件扩展机制，我们可以很方便地在 Visual Studio Code 进行各种 MCU 固件的开发工作。

PlatformIO

项目地址：https://platformio.org/

PlatformIO is a cross-platform, cross-architecture, multiple framework, professional tool for embedded systems engineers and for software developers who write applications for embedded products.

PlatformIO 是一个开源的嵌入式开发工具链管理系统，通过它可以很方便的安装各种 MCU 平台进行固件开发工作所需要的工具链，例如编译器、烧录工具等，如果是使用 Arduino 框架，还提供了完善的三方库管理机制，可以很方便地将第三方库集成到项目中，提升开发速度。

Platform-CH32

项目地址：https://github.com/Community-PIO-CH32V/platform-ch32v

PlatformIO platform for CH32V RISC-V chips (CH32V003, CH32V103, CH32V20x, CH32V30x, CH32X035) and CH56x, CH57x, CH58x, CH59x

PlatformIO 目前还没有集成 CH32 系列 MCU 的平台支持，但是已经有爱好者制作好了兼容 PlatformIO 的套件，可以直接通过 PlatformIO 的平台安装功能添加到 PlatformIO 中来使用。

目前在 platform-ch32v 中，对于 CH32V003 提供了 None OS、Arduino 等多种开发框架的支持，可以根据实际需要自行选择。

不过在经过简单测试之后发现对于 CH32V003 来说，Arduino 框架有点重，稍微加一点功能，编译出来固件的大小，以及内存的使用，就超过 CH32V003 的限制了，这个 MCU 只有 16KB Flash 和 2KB RAM，资源相当紧张。

安装 PlatformIO 和 platform-ch32v

安装 PlatformIO

直接在 VSCode 的扩展市场中，搜索 platformio 就可以找到对应的扩展，直接点击安装即可。

安装 platform-ch32v

安装完 PlatformIO IDE 扩展后，可以在侧边栏看到对应的图标，通过它可以打开 PlatformIO 的侧边栏。

在侧边栏的 Quick Access 中，就可以看到 PlatformIO 常用的功能了：

我们在这里需要添加一个新的平台支持能力，可能通过 Platforms 菜单，进入到 PlatformIO 的平台管理页面。

在这里可以看到已经安装的 MCU 平台支持，通过 Advanced Installation 按钮，可以手动安装 PlatformIO 尚未集成的 MCU 平台，对于 CH32V003 来说，就需要手动安装。

在打开 Advanced Installation 窗口后，将 platform-ch32v 的仓库地址 https://github.com/Community-PIO-CH32V/platform-ch32v.git 填入到输入框中，点击安装，慢慢等待安装完成即可。

在安装完成之后，就可以在前面的平台列表中看到 WCH CH32V 了。

创建项目

安装和配置完开发环境之后，先来创建一个简单的项目将整个开发流程测试一下吧。

在 PlatformIO 的侧边栏菜单中，通过 PIO Home > Open 可以打开 PlatformIO 的首页，通过首页的 New Project 可以快速创建一个项目。

在这个 USB 电流表中，我们使用的芯片是 CH32V003F4P6，并且使用 None OS SDK 进行开发，因此项目配置如下：

Name： CH32V003USBMeter
Board：Generic CH32V003F4P6 (WCH)
Framework：Noneos-sdk
Location: Use default location

对于项目位置，默认存放项目的文件夹是 ~/Documents/PlatformIO/Projects，如果不喜欢这个位置，可以去掉勾选使用默认位置，再选择一个自己喜欢的目录。

当然也可以参考社区的帖子，将默认项目地址更改为自己需要的地址： https://community.platformio.org/t/how-to-change-default-new-project-location/2828 。

最后点击完成，坐等项目创建完成即可。

编写测试代码

在创建完项目后，PlatformIO 就为我们生成了整体项目的结构，并且生成了一个 platformio.ini 配置文件，用于配置在编译、烧录等使用的参数。

在使用 Noneos-sdk 时，默认是没有创建源文件的，可以在 src 目录中新建一个 main.cpp，开始编写我们的测试代码。

测试代码 main.cpp

#include <ch32v00x.h>
#include <debug.h>

extern "C" void NMI_Handler(void) __attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")));
extern "C" void HardFault_Handler(void) __attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")));

int main(void)
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    SystemCoreClockUpdate();
    Delay_Init();
    USART_Printf_Init(115200);

    Delay_Ms(1000); // give serial monitor time to open
    printf("SystemClk: %u\r\n", (unsigned)SystemCoreClock);
    printf("DeviceID: %08x\r\n", (unsigned)DBGMCU_GetDEVID());

    int loop_count = 0;

    while (1) {
        Delay_Ms(1000);
        printf("loop %d\n", loop_count);
        loop_count++;
    }
}

void NMI_Handler(void) {}
void HardFault_Handler(void)
{
    while (1)
    {
    }
}

在测试代码中，只做了最简单的初始化工作，在启动时打印了设备的时钟频、设备 ID，然后每隔 1 秒打印当前已经循环了几次。

编译测试代码

保存完编写的代码，使用底部工具栏上的编译按钮就可以进行编译代码操作了，如果代码没有问题，在输出窗口就可以看到编译结果了。

示例代码相当简单，很快就编译完成了：

在输出窗口可以看到，这个测试代码编译后需要占用 7012 字节的 Flash，使用 444 字节的内存。

烧录固件

注意：CH32V003 系列 MCU 需要使用沁恒的 WCH-LnikE 仿真器才可以烧录固件，因此需要额外注意一下，在购买仿真器时不要买错。

将仿真器的 3V3、GND、SWDIO 三个引脚使用杜邦线连接到 USB 电流表的对应引脚上：

执行 Upload 操作，就可以将固件烧录到 USB 电流表的 CH32V003 上了：

烧录完成后就可以看到输出窗口显示成功的信息了：

查看日志

烧录完固件之后，就可以将仿真器的 TX、RX 连接到 USB 电流表 PCB 的 TXD、RXD 引脚上来查看通过串口输出的日志了。

注意：这里需要将仿真器的 RX 连接到 PCB 的 TXD，仿真器的 TX 连接到 PCB 的 RXD。

这里顺便推荐一下沁恒出的 macOS 串口查看工具，在一众串口工具中，算是比较简洁好用的，可以通过以下链接前往 Mac App Store 安装：https://apps.apple.com/us/app/wchserialport/id1580700717?mt=12。

将 TX、RX 引脚连接完成后，在串口工具中连接到仿真器的串口，并且给 USB 电流表供电，就可以在串口工具中看到 MCU 打印出来的日志了：

小结

Visual Studio Code + PlatformIO 的整体开发体验感觉还不错，比较轻量，但是像一些代码静态分析能力可能还是比不上比较完整的 IDE，不过能在 macOS 上有这个开发体验也算可以接受了。

目前我们只完成了开发环境的搭建，后面就可以开始编写 USB 电流表的固件了。

USB 电流表开源地址

这个 USB 电流表已经在立创开源平台开源，访问以下地址即可查看相关文件：

https://oshwhub.com/wandaeda/ji-yu-ch32v003-de-usb-dian-liu-biao

DIY USB 电流表系列

参考资料

Digital, ElectronicsCH32V003, DIY, USBMeter, USB电流表, Visual Studio Code, WCH, 沁恒, 电子DIY

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