WCH: собственные ядра и интерфейсы

27 марта

Дмитрий Лебанидзе (КОМПЭЛ)

Компания WCH самостоятельно разрабатывает процессорные ядра QingKe RISC-V и стеки протоколов, не используя сторонние IP. Продукция компании – от мостов CH340 до современных микроконтроллеров с USB 3.0 и Ethernet – широко применяется в критически важных устройствах.

Jiangsu Qinheng Microelectronics (WCH) – китайский разработчик и производитель полупроводниковых решений с фокусом на вертикально интегрированную модель создания продукции. В отличие от многих игроков рынка, компания не полагается на сторонние IP-ядра: процессорные архитектуры QingKe (RISC-V), физические уровни интерфейсов и стеки протоколов разрабатываются самим производителей. Это позволяет WCH контролировать себестоимость, ускорять кастомизацию под задачи заказчика и гарантировать долгосрочную доступность компонентов.

WCH входит в число немногих китайских производителей полупроводников, контролирующих разработку не только периферийных блоков, но и процессорной архитектуры. Вместо лицензирования готовых IP-решений WCH создает собственные ядра QingKe RISC-V, физические уровни интерфейсов (USB, Ethernet) и стеки протоколов. Это позволяет компании оптимизировать структуру затрат, интегрировать разнородные интерфейсы в один кристалл и не зависеть от внешних поставщиков архитектур.

Наиболее известный продукт WCH – интерфейсный мост CH340 – стал фактическим стандартом преобразования USB-UART. Однако сегодня портфель производителя охватывает гораздо более широкий спектр решений: от бюджетных 32-разрядных микроконтроллеров в корпусе SOIC-8 до двухъядерных чипов с USB 3.0 и встроенным Ethernet PHY.

Микросхемы WCH в медицинских приборах, сетевом оборудовании и других устройствах. Секрет стабильности компании – в вертикальной интеграции. Полный цикл разработки позволяет не зависеть от сторонних IP и обеспечивать качество на каждом этапе.

Преобразователи USB-UART

Микросхема CH340 остается стандартным решением для задач, требующих соединения микроконтроллера с ПК по интерфейсу USB. Для приложений, работающих при напряжении питания 1,8 В либо требующих скорости обмена свыше 2 Мбит/с предназначены серии CH343 и CH9101. Данные компоненты полностью совместимы с нативными драйверами операционных систем Windows, обеспечивают полнодуплексный обмен на скоростях до 6 Мбит/с и поддерживают питание интерфейсной части VIO в диапазоне 1,8…5 В.

Многопортовые преобразователи

При необходимости организации нескольких аппаратных UART целесообразно применение серий CH344 и CH348. Изделия поддерживают USB 2.0 High-Speed (480 Мбит/с), оснащены независимыми буферами FIFO для каждого порта и содержат встроенную энергонезависимую память EEPROM для сохранения настроек и идентификатора устройства, что исключает необходимость установки внешней микросхемы.

Ethernet-компоненты

Линейка состоит из двух типов устройств. Трансивер физического уровня CH182 (Ethernet PHY) поддерживает стандарты 10BASE-T и 100BASE-TX, Auto-MDIX, интерфейсы MII/RMII и функцию Wake-on-LAN. Для задач, требующих аппаратной реализации стека TCP/IP, предназначены контроллеры CH395 и CH394Q. Данные микросхемы самостоятельно обрабатывают протоколы IPv4, ARP, ICMP, IGMP, UDP, TCP и обслуживают до восьми независимых сокетов. Взаимодействие с управляющим контроллером осуществляется по интерфейсу SPI (до 40 МГц) либо UART (до 10 Мбит/с). Благодаря полной совместимости по выводам с W5500 модель CH394Q дает возможность быстро модернизировать готовое решение или диверсифицировать поставщиков без изменения топологии платы и с минимальными затратами на интеграцию.

Микроконтроллеры на ядре RISC-V

WCH является одним из немногих производителей, реализовавших процессорное ядро RISC-V собственными силами. Архитектура QingKe масштабируется от младших моделей в корпусе SOIC-8 до двухъядерных высокопроизводительных микроконтроллеров с поддержкой USB 3.0. Отсутствие лицензионных отчислений позволяет предлагать продукцию в ценовом сегменте, традиционно занимаемом 8-разрядными решениями.

CH32V003

Младшая модель семейства. Тактовая частота 48 МГц, объем Flash-памяти 16 кбайт, SRAM – 2 кбайт. Микросхема поставляется и в корпусе SOIC-8, что позволяет использовать ее в малогабаритных устройствах. По расположению выводов земли и питания она совпадает с STM8S001. Напряжение питания 3,3 или 5 В, встроенный 64-разрядный уникальный идентификатор, интерфейсы USART, I²C, SPI, 10-битный АЦП, компаратор. Ток потребления в режиме ожидания – 10 мкА.

CH32V307

Универсальный контроллер для задач, требующих одновременного наличия нескольких интерфейсов. Ядро QingKe V4F с FPU, 144 МГц. Интегрированный Ethernet PHY 10/100 Мбит/с, контроллер USB 2.0 High-Speed host/device со встроенным PHY (480 Мбит/с), два интерфейса CAN 2.0B, SDIO, FSMC, DVP. Объем памяти: 256 кбайт Flash и 64 кбайт SRAM. Корпуса QFN68 и LQFP100.

CH32H417

Флагманский продукт 2025 года. Двухъядерная архитектура: основное ядро RISC-V5F 400 МГц, сопроцессор периферии RISC-V3F 144 МГц. Поддержка USB 3.0 со встроенным PHY (5 Гбит/с), 896 кбайт SRAM и 960 кбайт Flash. Высокоскоростной АЦП 20 Msps, контроллер внешней памяти FMC, интерфейс дисплея LTDC, Ethernet MAC и PHY. Микросхема ориентирована на приложения с интенсивным потоком данных и сложной цифровой обработкой сигналов.

Беспроводные решения

Продуктовое направление Bluetooth Low Energy ориентировано на сверхмалое энергопотребление и высокий уровень интеграции периферийных функций.

Микроконтроллеры с BLE

Серии CH585, CH592 и CH583 охватывают спецификации BLE 5.0…BLE 5.4 с унифицированной архитектурой радиочастотного тракта. Поддерживаются скорости 1 и 2 Мбит/с, режимы Long Range с дальностью связи до 1 км на открытой местности, выходная мощность достигает +6 дБм. Интегрированный DC/DC-преобразователь минимизирует количество внешних компонентов. Ток потребления в режиме глубокого сна – от 0,2 мкА. Ряд моделей имеет встроенные NFC, сегментный LCD-драйвер и контроллер сенсорных кнопок. Области применения: умные замки, медицинские диагностические приборы, портативные устройства.

Конвертеры BLE-UART и BLE-USB

Семейство CH914x представляет собой готовые мосты, не требующие разработки стека протоколов. Модель CH9143 обеспечивает трехстороннюю передачу данных между интерфейсами BLE, UART и USB. Управление соединением, связыванием и маршрутизацией данных микросхема выполняет автоматически. Для работы с устройством достаточно обеспечить питание и взаимодействовать с UART или USB как со стандартным COM-портом.