CH32L103是一款基于青稞RISC-V4C内核的工业级低功耗通用微控制器,支持96MHz系统主频,内置USB和PD PHY,支持PDUSB,涵盖USB主机、USB设备、USB PD及Type-C快充功能。芯片还集成了低功耗定时器、运放、电压比较器、多组串口、I2C、SPI、CAN、12位ADC和TouchKey等外设,适合需要低功耗与多种通信接口的嵌入式场景。
内核与存储配置
内核采用青稞32位RISC-V4C,支持RV32IMAC指令集,带有快速可编程中断控制器和硬件中断堆栈,具备分支预测和冲突处理机制。系统主频最高96MHz,支持机器和用户两种特权模式,提供串行2线调试接口。
存储方面,芯片内置20KB SRAM、64KB CodeFlash,以及3328B系统引导程序区、256B系统非易失配置信息区和256B用户自定义信息区。启动时可通过自举引脚选择从程序闪存、系统存储器或内部SRAM启动。自举加载程序支持通过USART2和USB接口对程序闪存重新编程。
低功耗设计
CH32L103的供电范围为1.8~3.6V,提供睡眠、停止和待机三种低功耗模式。睡眠模式下CPU时钟停止,外设仍正常工作,唤醒最快。停止模式下FLASH进入低功耗或断电状态,PLL、HSI和HSE关闭,SRAM和寄存器内容保持。待机模式下系统主LDO关闭,由低功耗LDO给唤醒电路供电,其他数字电路断电,唤醒后产生电源复位。
芯片的VBAT引脚可独立为RTC和后备寄存器供电,后备寄存器包含10个16位寄存器,可存储20字节用户数据。RTC时钟源可选HSE/128、LSE或LSI,选择LSE时系统复位或从待机唤醒后RTC设置和时间保持不变。实测数据显示,停止模式1电流约34.63uA,待机模式最低可至0.51uA(具体条件不同会有差异),运行模式在96MHz下约7.46mA,48MHz下约5.13mA。
模拟与数字外设
模拟外设包括1组运放OPA,可配置为PGA,支持多通道轮询和多档增益,输出可关联到ADC通道。3组轨到轨电压比较器CMP,支持两通道自动轮询和可选迟滞,比较结果可由GPIO输出或内部触发TIM2。12位ADC提供10路外部通道和3路内部通道,支持单次、连续、扫描或间断转换,内置模拟看门狗,可配置超阈值复位。10路TouchKey通道复用ADC外部通道,配合软件实现触摸检测。
定时器资源包括1个16位高级定时器TIM1,提供死区控制和紧急刹车,用于电机PWM互补输出;2个16位通用定时器TIM2/TIM3和1个32位通用定时器TIM4,支持输入捕获、输出比较、PWM和增量编码器输入;1个16位低功耗定时器LPTIM,可将系统从低功耗模式唤醒;2个看门狗和64位系统时基定时器。8路通用DMA支持TIMx、ADC、USART、I2C、SPI等外设,USB和USB PD另有独立DMA通道。
通信接口与USB PD
通信接口包括4组USART,支持LIN、ISO7816和IrDA SIR;2个I2C接口,兼容SMBus和PMBus;2个SPI接口,支持主从模式;1组CAN接口,兼容2.0A和2.0B,部分型号支持CANFD,数据bit率最高8Mbps。USB2.0全速控制器支持主机和设备模式,提供8个可配置端点,支持控制、批量、同步和中断传输。
USB PD和Type-C控制器内置PD收发器PHY,支持USB Type-C主从检测、自动BMC编解码和CRC,支持PD2.0和PD3.0,支持100W或240W高压快充,支持UFP/PD受电端Sink、DFP/PD供电端Source以及DRP应用和动态切换。部分型号内置可控Rd下拉电阻,约5.1kΩ。外加CH211芯片可实现28V直接供电和CC引脚28V耐压。
选型与场景参考
如果应用需要低功耗、USB PD快充和多种串行接口,CH32L103是一个集成度较高的选择。其USB PD功能适合Type-C接口的电源管理和快充协议通信,CAN接口适合工业现场总线,低功耗定时器和待机模式适合电池供电或需长期待机的设备。对于电机控制,CH32M103G8R6将预驱集成到芯片内,可简化外围电路。
选型时先确定封装和引脚数,再核对所需外设是否在目标型号中提供。例如,需要CANFD的型号需确认具体支持情况,需要内置Rd的型号可选K8U6、K8U7或F8U6。ADC采样速率与供电电压有关,使用温度传感器时VDD建议不低于2.0V。
整体来看,CH32L103在低功耗、USB PD、CAN和模拟外设之间做了较好的平衡,适合工业控制、便携设备、Type-C快充管理和电机控制等场景。结合具体封装和外设需求选择对应型号,可以兼顾成本与功能。
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