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CH32V003J4M6 (SOP8) USB-HID ゲームパッド

ハードウェア

//              +---_---+
// (Btn1)PD6 [1]|       |[8] PD4 (Btn4)
//       GND [2]|       |[7] PC4 (Btn3)
// (Btn2)PA2 [3]|       |[6] PC2 (白) D+
//       VCC [4]|       |[5] PC1 (緑) D-
//              +-------+

USB配線

• PC1 (Pin5) --- 22Ω --- USB D- (白)
• PC2 (Pin6) --- 22Ω --- USB D+ (緑)
• PC2 (Pin6) --- 1.5kΩ --- 3.3V (プルアップ)

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ソフトウェア構成

• ライブラリ: rv003usb (ソフトウェアUSB実装)
• ビルド環境: WSL (Ubuntu 22.04) + make
• ツールチェーン: riscv64-unknown-elf-gcc

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ハマりポイント

1. USB ピンの制約

rv003usb は c.andi 命令の制約により GPIO 0-4 のみ D+/D- に使用可能。PD5-PD7 は使用不可。

2. ポートの選択

SOP8 では使えるピンが少ない。PC1/PC2 が USB に最適。

3. DEBUGPRINTF の無効化

funconfig.h で FUNCONF_USE_DEBUGPRINTF 0 にしないと PD5 が UART に取られてボタンが不安定になる。

4. Delay_Ms と USB の競合

メインループで Delay_Ms を使うと USB が止まる場合がある。短い値 (10ms程度) なら問題なし。

5. ボタンの論理

内部プルアップ使用時、押すと LOW になるので !GPIO_digitalRead() で読む。

6. GPIO ライブラリ

ch32v003_GPIO_branchless.h を使うと GPIO_pinMode / GPIO_digitalRead が使えてシンプルに書ける。

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VID/PID について

• VID 0x1209 は pid.codes のオープンソース用
• 個人開発・OSS公開は無料で利用可能
• 販売時は正式な VID/PID の取得が必要

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完成コード

#include "ch32fun.h"
#include "rv003usb.h"
#include "ch32v003_GPIO_branchless.h"

static volatile uint8_t x_axis = 127;
static volatile uint8_t y_axis = 127;
static volatile uint8_t buttons = 0;

int main()
{
    SystemInit();

    funGpioInitD();
    GPIO_port_enable(GPIO_port_A);
    GPIO_port_enable(GPIO_port_C);
    GPIO_port_enable(GPIO_port_D);

    GPIO_pinMode(GPIOv_from_PORT_PIN(GPIO_port_D, 6), GPIO_pinMode_I_pullUp, GPIO_Speed_In);
    GPIO_pinMode(GPIOv_from_PORT_PIN(GPIO_port_A, 2), GPIO_pinMode_I_pullUp, GPIO_Speed_In);
    GPIO_pinMode(GPIOv_from_PORT_PIN(GPIO_port_C, 4), GPIO_pinMode_I_pullUp, GPIO_Speed_In);
    GPIO_pinMode(GPIOv_from_PORT_PIN(GPIO_port_D, 4), GPIO_pinMode_I_pullUp, GPIO_Speed_In);

    usb_setup();
    while(1)
    {
        buttons = 0;
        if (!GPIO_digitalRead(GPIOv_from_PORT_PIN(GPIO_port_D, 6))) buttons |= (1 << 0);
        if (!GPIO_digitalRead(GPIOv_from_PORT_PIN(GPIO_port_A, 2))) buttons |= (1 << 1);
        if (!GPIO_digitalRead(GPIOv_from_PORT_PIN(GPIO_port_C, 4))) buttons |= (1 << 2);
        if (!GPIO_digitalRead(GPIOv_from_PORT_PIN(GPIO_port_D, 4))) buttons |= (1 << 3);
        Delay_Ms(10);
    }
}

void usb_handle_user_in_request(
    struct usb_endpoint * e,
    uint8_t * scratchpad,
    int endp,
    uint32_t sendtok,
    struct rv003usb_internal * ist )
{
    if( endp )
    {
        uint8_t report[3] = { x_axis, y_axis, buttons };
        usb_send_data( report, 3, 0, sendtok );
    }
    else
    {
        usb_send_empty( sendtok );
    }
}

検証

さいごに

うわ～　ちょっとハマりどころ満載だけど
USB機器が作れる #linaDuinoは凄いね