L’IOX-77 è una scheda di sviluppo basata su ESP32-C3 che risolve uno dei problemi più comuni nei progetti embedded complessi: la scarsità di GPIO. Il progetto, pubblicato su GitHub con licenza open source, mette a disposizione ben 75 pin di ingresso/uscita su un PCB che misura soltanto 71 × 42 mm.
Un’architettura multi-MCU su bus I²C
Il cuore della scheda è il modulo ESP32-C3-MINI-1-N4, che funge da master e gestisce la logica principale del progetto. A esso si affiancano cinque microcontrollori RISC-V CH32V003, ciascuno connesso tramite I²C. Ogni CH32V003 aggiunge 14 GPIO supplementari al sistema, per un totale complessivo di 75 pin utilizzabili. Di questi, 10 sono compatibili con livelli logici a 5V, una caratteristica utile quando si interfacciano periferici legacy o sensori industriali.
Tutti i chip operano a 3,3V, e la scheda integra un regolatore LDO TLV75733P da 1A con ingresso tra 4V e 5,5V. L’alimentazione può avvenire tramite connettore USB-C, pad saldabili a 5V o 3,3V, oppure direttamente dai pin degli header, consentendo l’uso di shield di espansione con alimentazione propria.
Esecuzione parallela: 6 task simultanei
A differenza dei classici expander GPIO (come il PCF8574 o il MCP23017), i CH32V003 non sono componenti passivi. Ciascuno dispone di 16 KB di memoria FLASH e può eseguire codice autonomo in parallelo con l’ESP32. In pratica, il sistema si comporta come un’architettura a 6 core: l’ESP32 gestisce le attività principali mentre i cinque CH32 eseguono task dedicati — lettura sensori, controllo attuatori, gestione protocolli — senza gravare sul processore principale.
L’ESP32 controlla anche i pin NRST di ciascun CH32V003: se un microcontrollore slave smette di rispondere sull’I²C, il master provvede a resettarlo autonomamente. Inoltre, in modalità low power, i CH32 possono essere portati in sleep mode con un consumo di pochi µA, per poi essere risvegliati dall’ESP32 tramite il pin NRST.
Connettività e interfacce fisiche
L’IOX-77 offre diverse opzioni di collegamento. I due header a 1,27mm 2×25 pin consentono di montare shield personalizzati. Un connettore FPC a 40 pin (passo 0,5mm) espone 32 GPIO provenienti dai CH32, mentre un FPC a 6 pin gestisce I²C, UART, GND e 3,3V per moduli esterni. Un ulteriore FPC a 8 pin è dedicato alla programmazione individuale dei cinque CH32V003 tramite il programmatore WCH-LinkE.
Per il prototipaggio rapido è presente un header standard a 2,54mm con 16 pin, che include tensioni di alimentazione, segnali UART, I²C, ingressi analogici e GPIO toleranti a 5V.
Software e libreria Arduino
Il firmware è disponibile nel repository GitHub. La libreria IOX.h per Arduino consente di gestire i GPIO dei CH32 con le stesse funzioni standard dell’ecosistema Arduino: pinMode(), digitalWrite(), digitalRead(), analogRead() e analogWrite(). Il firmware attuale occupa circa il 51% della RAM e il 44% della FLASH di ogni CH32, lasciando spazio sufficiente per l’implementazione di macro personalizzate da parte dell’utente. Il PCB a 4 layer può essere realizzato con il nostro servizio PCBPRODUCTION.
