CH591:成本优化的青稞 RISC-V 无线 MCU

一、市场背景与产品定位

在大规模量产的物联网终端里,成本与板面积是硬约束。很多产品其实用不到触控与 I2C,BLE 加 USB 加基础控制就已经够用,如果用全功能 MCU,等于为用不上的资源持续买单。RISC-V 架构让国产 MCU 能以更低单价提供 32 位性能,正在逐步替代传统 8 位、16 位方案。CH591 正是面向这类"够用就好"的量产场景而生:它是沁恒微电子(WCH)CH592/CH591 家族的精简版本,同样是一颗集成 BLE 无线通讯的 RISC-V MCU,在保留 BLE、USB、段式 LCD 等核心能力的前提下,去掉触摸按键与 I2C 模块、将 Flash 缩减为 256KB、ADC 取消 DMA,以更小的封装与更低的成本,服务引脚与预算都更敏感的量产型无线终端。在无线模组价格已经打到极致的今天,原厂 SoC 内置 BLE 比外挂模组更省、更稳,这也是 CH591 这类芯片受方案商欢迎的根本原因。

二、内核与存储

内核与 CH592 一致,采用青稞 32 位 RISC-V4C 架构,支持 RV32IMAC 指令集与自扩展指令,具备快速可编程中断控制器加硬件中断堆栈、分支预测、单周期乘法与硬件除法,多档系统主频最低可至 32KHz。

片上非易失存储为 256K 字节 FlashROM,包含 192KB 用户程序区、32KB 用户数据区、24KB 引导程序区与 8KB 系统配置区,支持 ICP、ISP、IAP 以及 OTA 无线升级。易失存储为 26K 字节 SRAM,24K 与 2K 均为双电源睡眠保持区。

三、低功耗与电源

CH591F 支持最低 1.75V 电源电压,CH591D/R 最低 2.3V,全系列内置 DC-DC 转换。功耗与 CH592 同代:空闲模式 1.1mA,暂停模式 1.0mA,睡眠模式 0.8 至 2.5μA,下电模式 0.3 至 1.3μA;蓝牙接收电流在启用 DC-DC 后仅 3.5mA,适合纽扣电池或单节锂电长期供电。

四、低功耗蓝牙 BLE

CH591 同样集成 2.4GHz RF 收发器、基带与链路控制,接收灵敏度 -95dBm,发送功率最高 +9dBm,符合 Bluetooth Low Energy 5.4 规范,支持 2Mbps 与 1Mbps,提供优化协议栈与应用层 API 并支持组网,是轻量化无线连接的主力射频方案。

五、外设与精简点

与 CH592 相比,CH591 的精简主要体现在三处:

去掉电容触摸按键检测模块,原本 12 路的 TouchKey 不再提供,需要触控的产品需外挂或改用其他方案。

去掉两线串行接口 I2C,若需接 I2C 器件可改由 UART 或 GPIO 模拟,或直接选用 CH592。

ADC 由 12 路外部通道减为 6 路(CH591F/D)或 4 路(CH591R),且不支持 DMA,采集由 CPU 轮询或中断完成。

其余能力基本保留:全速 USB 2.0 主机与设备控制器及收发器、段式 LCD 驱动(CH591F 为 16×4、CH591D/R 无 LCD)、12 位 ADC(CH591F 为 6+1、CH591D/R 为 4+1)、4 组 26 位定时器、PWM、2 组 UART、SPI 主从、温度传感器、RTC 与 24K/2K 睡眠保持 SRAM。

六、封装与型号

CH591 提供三种封装以适配不同板型:CH591F 为 QFN28(20 GPIO、16×4 LCD,最低 1.75V),CH591D 为 QFN20(12 GPIO、无段式 LCD,最低 2.3V),CH591R 为 TSSOP16(10 GPIO、无段式 LCD、无 USB 设备,最低 2.3V),是家族中体积最小、引脚最少的型号。

七、应用场景

典型应用集中在成本敏感的场景。低成本蓝牙信标与电子标签,大批量布置于仓储或资产追踪;无线传感器标签,定时采集并 BLE 上报;简易遥控器,取代红外做低延迟双向控制;小型家电控制板,本地按键加无线联动;电池供电的便携采集器,靠超低休眠电流撑过数月续航;以及空间极度受限、用不到触控与 I2C 的微型无线模组。对用量大、对成本敏感的项目,CH591 用更少的资源换取更低的单价与更小的占板面积。在零售与资产管理中,CH591 信标可承载电子价签与资产定位标签;在消费电子配件里,无线键盘、游戏手柄等低速人机输入也常用其 BLE 加 USB 的组合;教育类实验板与开发套件同样偏好这种小封装、低单价的无线核心,便于批量教学与二次开发。

八、同生态搭配建议

在系统层面,CH591 常作为低成本终端,与 CH592 组成"网关加终端"的星型网络:多颗 CH591 信标采集数据,由一颗 CH592 汇聚并经 USB 或串口上传,二者软件兼容,开发一次即可两端复用。它也可与 CH32V 系列 RISC-V MCU 搭配,CH591 做低功耗传感端与无线前端、CH32V 做边缘计算或电机控制。潜创微同时代理 ITE 联阳的 HDMI 与 USB 芯片,若终端需要把采集结果经 HDMI 画面输出,可由 CH591 完成无线采集与链路控制、ITE 芯片负责显示输出,补齐整套方案。这种"一颗无线小核加一颗显示大核"的组合,正好发挥潜创微同时代理 WCH 与 ITE 的双线优势。

九、选型建议与供货

若产品需要触摸按键、I2C 或更大 Flash 与更多 ADC 通道,应选全功能版 CH592;若无线连接、USB 与基础控制已够用,CH591 是更经济的选择,且二者软件架构一致,便于在同一平台做高低配产品,量产后也能灵活切换以平衡成本与交期。在价格高度竞争的耗材型 IoT 品类里,每一分钱 BOM 都要算清,CH591 的精简正是为这类市场而生。

十、开发支持

CH591 同样支持 ICP、ISP、IAP 与 OTA 无线升级,开发工具链与 BLE 协议栈与 CH592 完全共用,同一份工程可快速在高低配型号间迁移。对计划大批量出货、对单价与板面积锱铢必较的产品,选用 CH591 既能保持 BLE 与 USB 的核心连接能力,又能借助更小的封装与更精简的资源压低成本,是规模化无线终端的务实之选。配合潜创微提供的样片与参考设计,客户可在最短周期内完成从评估到小批量的验证,降低早期投入风险。

(本文参数来自 WCH 官方 CH592/CH591 数据手册 V1.9,具体以原厂最新资料为准。潜创微为沁恒授权代理商,可提供样片、技术资料与方案支持。)

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