初版

【dualCH32V003】96ByteでPD6から高速矩形波を出してみたにょ【40円マイコン】

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(MIT) The MIT License

## はじめに CH32V003J4M6（SOP8）の超小型ファームウェアチャレンジを続けています。 今回は **Arduino IDE 2 の枠組みを残したまま、どれだけ小さくできるか** に挑戦しました。 これまでは主に環境整備（Arduino IDE 2のインストール、CH32V003対応ボードパッケージの設定など）に力を入れてきたので、ようやくここまで小さくまとめることができました。さらに **dual CH32V003 ボード** を作成し、動作確認も行いました。 --- ## 主な最適化ポイント この **96 Byte** を実現するために、以下の変更を行いました。 - Arduino IDE 2 の標準スタートアップをバイパスするため、`_start` 関数を `naked` 属性 + `.text.entry` セクションで直接定義 - `setup()` / `loop()` は空のまま残しつつ、一切の Arduino 高レベル関数を使わずレジスタ直叩きのみに - **LTO（Link Time Optimization）** を有効化してデッドコードを徹底除去 - GPIO トグルを `BSHR` レジスタの Set/Reset を2命令で交互実行する極めてタイトなループに最適化 - `#define USE_MAXHZ` で内部 HSI 24MHz を PLL で 48MHz に倍増するクロック設定を追加 --- ## platform.txt の編集内容（重要） 単に `-flto -Os` を追加するだけでなく、`setup()` / `loop()` をリンクしないように以下の編集を行いました。 **platform.txt（または platform.local.txt）に追加・修正した主な行：** ```txt compiler.c.extra_flags=-flto -Os -ffunction-sections -fdata-sections compiler.cpp.extra_flags=-flto -Os -ffunction-sections -fdata-sections compiler.c.elf.extra_flags=-flto -Os -Wl,--gc-sections -Wl,--undefined=_start ``` これにより： - LTO + サイズ最適化が効く - 不要な Arduino スタートアップ関数（`setup()` / `loop()` 関連）がリンク時に削除されやすくなる - `_start` を明示的に undefined 扱いにして naked エントリポイントを優先 この組み合わせが **96 Byte 達成の鍵** になりました。 --- ## 結果 | 項目 | 内容 | |------|------| | バイナリサイズ | 約 **96 Byte**（LTO 有効時） | | 出力波形 | 数百 kHz ～ 1 MHz クラスのきれいな高速矩形波 | | 外部部品 | 一切なし | --- ## ソースコード ```c #define USE_MAXHZ void loop() {} void setup() {} extern "C" { void _start(void) __attribute__((section(".text.entry"), naked)); void _start(void) { volatile unsigned int* const RCC_CR = (unsigned int*)0x40021000; volatile unsigned int* const RCC_CFGR = (unsigned int*)0x40021004; volatile unsigned int* const RCC_APB2 = (unsigned int*)0x40021018; volatile unsigned int* const GPIO_CFG = (unsigned int*)0x40011400; // PD CFGLR volatile unsigned int* const GPIO_BSHR= (unsigned int*)0x40011410; #ifdef USE_MAXHZ *RCC_CR |= (1 << 24); // 内部HSIをベースにPLLで48MHz化 while ((*RCC_CR & (1 << 25)) == 0); // PLL ready 待ち *RCC_CFGR = 0; *RCC_CFGR |= (1 << 0); // System clock switch #endif *RCC_APB2 |= (1 << 5); // IOPDEN（GPIOD クロック有効化） // PD6 を Push-Pull 出力（最大速度）に設定 *GPIO_CFG = (*GPIO_CFG & ~(0xFu << 24)) | (0x3u << 24); const unsigned int set = (1u << 6); const unsigned int rst = (1u << 22); while (1) { *GPIO_BSHR = set; // PD6 High *GPIO_BSHR = rst; // PD6 Low } } } ``` --- ## dual CH32V003 での動作確認 先日作成した **dual CH32V003 ボード**（2つの CH32V003J4M6 を搭載）に、この 96 Byte ファームウェアを書き込んで動作確認しました。 - 両方のチップで PD6 から安定した矩形波が出力されていることをオシロで確認 - 片方は内部 HSI **24 MHz** ベース、もう片方は `#USE_MAXHZ` 有効で **48 MHz** モードに設定 - 2チップ同時動作でもクロック干渉や電源ノイズがほとんどなく、きれいな波形が得られました この dual 構成は、センサー用途や小型 IoT デバイスで便利そうです。 @[X](https://x.com/chrmlinux03/status/2037786990964625563)   --- ## 書き込み・確認手順（Arduino IDE 2） 1. Arduino IDE 2.x を起動 2. CH32V003 対応ボードパッケージをインストール 3. 上記の `platform.txt` 編集後、コンパイル 4. **WCH-LinkE** などで書き込み 5. オシロで PD6 を観測 → きれいな矩形波が出れば成功 🎉 --- ## 参考リソース - [Arduino Core for CH32V003（AlexanderMandera 版）](https://github.com/AlexanderMandera/arduino-wch32v003) - [OpenWCH 公式 Arduino Core](https://github.com/openwch/arduino_core_ch32) - [CH32V003 Reference Manual（PDF）](https://www.wch-ic.com/downloads/CH32V003RM_PDF.html) --- @[x](https://x.com/chrmlinux03/status/2038994739018506272) この 96 Byte というサイズ感と、dual CH32V003 での動作確認、どれも CH32 RTA として面白いと思います。elchika の皆さんはどう思いますか？ぜひコメントお待ちしています！ --- `#CH32V003` `#SOP8` `#Arduino` `#LTO` `#極小ファームウェア` `#dualCH32` `#CH32RTA`