CPK-RA6M4評(píng)估板入門指南

要點(diǎn)

CPK-RA6M4是用于RA6M4單片機(jī)的評(píng)估板套件。該套件可通過靈活配置軟件包（FSP）和e2 studio IDE，對(duì)RA6M4 MCU群組的特性進(jìn)行無縫評(píng)估，并對(duì)嵌入系統(tǒng)應(yīng)用程序進(jìn)行開發(fā)。本文檔是《瑞薩RA MCU基礎(chǔ)知識(shí)》的配套文檔，旨在將該指南中有關(guān)硬件操作的部分在CPK-RA6M4評(píng)估板上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

在使用本文檔之前，推薦您先學(xué)習(xí)《瑞薩RA MCU基礎(chǔ)知識(shí)》，以了解更多關(guān)于RA MCU的基礎(chǔ)知識(shí)以及其他相關(guān)知識(shí)，這樣有助于您在本文所述的硬件實(shí)操中更快上手。

開發(fā)環(huán)境

e2 studio：2021-04版

FSP：v3.1.0

目錄

首次使用瑞薩CPK-RA6M4評(píng)估板

下載并測試示例

Hello World! – Hi Blinky!

使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

使用“靈活配置軟件包”通過USB端口發(fā)送數(shù)據(jù)

5. 使用“靈活配置軟件包”通過USB端口發(fā)送數(shù)據(jù)

本章內(nèi)容基于《瑞薩RA MCU 基礎(chǔ)知識(shí)》中的章節(jié)10使用“靈活配置軟件包”通過USB端口發(fā)送數(shù)據(jù)所作。

您將在本章中學(xué)到以下內(nèi)容：

如何使用RA產(chǎn)品家族微控制器的“靈活配置軟件包”的中間件來設(shè)置USB傳輸。

如何在主機(jī)工作站上接收MCU發(fā)送的數(shù)據(jù)。

在本部分，我們將使用瑞薩RA產(chǎn)品家族微控制器的“靈活配置軟件包”（FSP）的USB中間件，在每次按下用戶按鈕S1時(shí)，將用戶LED（紅色）的當(dāng)前狀態(tài)作為文本字符串通過USB端口發(fā)送到Windows工作站。與第4章不同的是，我們?cè)诖藢?shí)驗(yàn)中不使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和信號(hào)量，而使用全局變量來指示按鈕開關(guān)已激活和紅色LED（紅色）的狀態(tài)已更改。

LED狀態(tài)（ON或OFF）更新、USB端口的寫操作，以及保存按鈕按下時(shí)的信息的全局變量更新將在IRQ00的回調(diào)例程中完成。端口的寫操作將觸發(fā)USB傳輸，將LED的相關(guān)信息發(fā)送給主機(jī)。返回到hal_entry()函數(shù)內(nèi)部的無限循環(huán)后，將處理USB事件，并通過將全局變量設(shè)置為“false”和將下一個(gè)字符串及下一個(gè)LED電平分配給各自的變量來準(zhǔn)備LED狀態(tài)的下次更新。錯(cuò)誤!未找到引用源。詳細(xì)描繪了該程序的流程和中斷回調(diào)函數(shù)的流程。

該端口的大部分設(shè)置將在FSP配置器的圖形界面中完成，應(yīng)用程序程序員只需完成極少的編程工作。在執(zhí)行該練習(xí)中的編程任務(wù)時(shí)，可再次體驗(yàn)到FSP給用戶提供的便利，即便在構(gòu)建如USB之類的復(fù)雜通信系統(tǒng)時(shí)也非常方便。

5.1 使用FSP配置器設(shè)置USB端口

如果在完成上次練習(xí)后已關(guān)閉e2 studio，請(qǐng)?jiān)俅未蜷_并創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目。到目前為止您應(yīng)該已經(jīng)掌握了RA的相關(guān)知識(shí)，這里將不再贅述每個(gè)步驟，因?yàn)榇蟛糠中枰獔?zhí)行的任務(wù)在之前的實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)做過介紹。將新項(xiàng)目命名為CPK_RA6M4_USBProject，在進(jìn)入“Device and Tools Selection”（器件和工具選擇）屏幕后，選擇CPK-RA6M4作為電路板，我們將再次使用該評(píng)估板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在“Project Type Selection”（項(xiàng)目類型選擇）頁面，確保“Flat (Non-TrustZone) Project”（簡單（非 TrustZone）項(xiàng)目）處于啟用狀態(tài)，并確保“RTOS Selection”（RTOS選擇）下的“No RTOS”（無RTOS）條目已激活。最后，在“Project Template Selection”（項(xiàng)目模板選擇）頁面上選擇“Bare Metal – Minimal”（裸機(jī)–最小化），然后單擊“Finish”（完成）。

在項(xiàng)目配置器已創(chuàng)建項(xiàng)目并顯示FSP配置器后，直接轉(zhuǎn)到“Stacks”（堆）選項(xiàng)卡。首先，我們需要添加用于連接到用戶按鈕S1的外部中斷的模塊。在“HAL/Common Stacks”（HAL/通用堆棧）窗格上，單擊“New Stack”（新堆），然后選擇“Driver → Input → External IRQ Driver on r_icu”（驅(qū)動(dòng)程序→輸入→r_icu上的外部IRQ驅(qū)動(dòng)程序）。

圖5-1：首先添加S1中斷的驅(qū)動(dòng)程序

在“Properties”（屬性）視圖中，將中斷的“Name”（名稱）修改為g_external_irq00，確保它的“Channel”（通道）為 0，以作為中斷使用的通道。啟用“Digital Filtering”（數(shù)字濾波）并將“Trigger”（觸發(fā)器）設(shè)置為“Falling”（下降）。這有助于消除開關(guān)的抖動(dòng)。最后，需要提供用于該中斷的回調(diào)函數(shù)的名稱：將其命名為external_irq00_callback，并將“Priority”（優(yōu)先級(jí)）改為14，因?yàn)槲覀円_保USB中斷的優(yōu)先級(jí)高于按鈕（參見圖5-3）。

圖5-2：以上是IRQ00的必要設(shè)置

圖5-3：需要將USB外設(shè)通信設(shè)備類驅(qū)動(dòng)程序的中間件添加到系統(tǒng)中

接下來，將USB外設(shè)通信設(shè)備類（PCDC）的中間件添加到系統(tǒng)中：創(chuàng)建新堆棧，并選擇“Middleware →USB → USB PCDC driver on r_usb_pcdc”（中間件→USB→r_usb_pcdc上的USB PCDC驅(qū)動(dòng)程序）（參見圖5-4）。

圖5-4：USB FS需要使用48 MHz的時(shí)鐘，因此需要相應(yīng)地更改時(shí)鐘生成電路。必要的更改已突出顯示

此操作將四個(gè)模塊添加到項(xiàng)目中：用于全速USB端口的實(shí)際PCDC驅(qū)動(dòng)程序（用于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序級(jí)USB PCDC接口），以及r_usb_basic上的基本USB驅(qū)動(dòng)程序。堆中還顯示兩個(gè)具有粉紅色橫條的模塊。這些模塊用于添加可選的直接內(nèi)存訪問控制器（DMAC）驅(qū)動(dòng)程序，以傳輸或接收數(shù)據(jù)。我們將使用USB寫入API函數(shù)直接發(fā)送狀態(tài)消息，因此無需添加它們。關(guān)于模塊的其他色彩色條的含義，只需記住以下規(guī)則：灰色標(biāo)記僅可由一個(gè)其他模塊實(shí)例引用的模塊實(shí)例，藍(lán)色標(biāo)記可由多個(gè)其他模塊實(shí)例（甚至跨多個(gè)堆）引用的通用模塊實(shí)例。通過彩色條中的小三角形，可以展開或折疊模塊樹。

將USB端口作為PCDC設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，可以將USB端口用作虛擬COM端口，從而簡化主機(jī)端的接收器設(shè)置，因?yàn)樵谧?cè)到Windows后，便可通過終端應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這就是我們與評(píng)估板進(jìn)行對(duì)話的方式。

添加所有堆棧后，“Stacks”（堆）窗格的外觀如圖5-5所示：

圖5-5：添加USB驅(qū)動(dòng)程序后“堆”窗格的外觀

只需要對(duì)基本USB驅(qū)動(dòng)程序的“Properties”（屬性）做出兩處更改。突出顯示“g_basic0 USB Driver on r_usb_basic”（r_usb_basic 上的 g_basic0 USB驅(qū)動(dòng)程序）模塊，并在“Properties”（屬性）視圖的“Common”（通用）下，將“Continuous Transfer Mode”（連續(xù)傳輸模式）從“Disabled”（已禁用）切換為“Enabled”（已啟用），將“DMA Support”（DMA支持）從“Enabled”（已啟用）切換為“Disabled”（已禁用）。記錄“g_basic0 USB Driver on r_usb_basic”（r_usb_basic 上的 g_basic0 USB驅(qū)動(dòng)程序）部分的“USB Descriptor”（USB描述符）的名稱：g_usb_descriptor。稍后將創(chuàng)建一個(gè)具有該名稱的結(jié)構(gòu)，以描述系統(tǒng)USB的功能，因此應(yīng)記住這個(gè)名稱。圖5-6顯示了修改后模塊的屬性。

圖5-6：進(jìn)行必要更改后的連續(xù)傳輸設(shè)置。記錄“USB Descriptor”（USB描述符）的名稱

圖5-7顯示了在完成所有更改后“Stacks”（堆）選項(xiàng)卡的外觀。

圖5-7：完成所有增加內(nèi)容和修改后，“Stacks”（堆）選項(xiàng)卡的外觀

在“Stacks”（堆）選項(xiàng)卡中完成所有設(shè)置后，現(xiàn)在需要設(shè)置USB端口的正確操作模式。為此，請(qǐng)切換到“Pins”（引腳）選項(xiàng)卡，在“Pin Selection”（引腳選擇）窗格中，首先展開“Peripherals”（外設(shè)）下拉列表，然后展開“Connectivity: USB”（連接：USB）列表。在“Pin Configuration”（引腳配置）窗格中，將“Operation Mode”（操作模式）從“Custom”（自定義）修改為“Device”（器件），作為要使用的模式。注意，輸入/輸出引腳分配將相應(yīng)改變。

圖5-8：USB端口將使用器件模式，請(qǐng)進(jìn)行相應(yīng)更改

現(xiàn)在還差一步就完成了端口的設(shè)置。最后一步是啟用“USB clock (UCLK)”（USB 時(shí)鐘 (UCLK)），用作全速 (FS) USB 模塊的工作時(shí)鐘，并將其設(shè)置為所需的48 MHz頻率。為此，激活“Clocks”（時(shí)鐘）選項(xiàng)卡，可通過該選項(xiàng)卡配置時(shí)鐘生成電路。首先啟用USB時(shí)鐘，方法為：將靠近窗格底部的UCLK從“Disabled”（已禁用）更改為“Enabled”（已啟用），并選擇PLL2作為源。接下來，啟用PLL2，它是USB模塊的專用PLL，并選擇高速片上振蕩器（HOCO）作為源。將PLL2的乘數(shù)值更改為30，以便將PLL2的頻率更改為240 MHz。再使用UCLK的除數(shù)5，此時(shí)UCLK的頻率已正確設(shè)置為48 MHz。這里，采用Arm Cortex-M33內(nèi)核的RA MCU系列凸顯了巨大的優(yōu)勢(shì)：微控制器上還有第二個(gè)PLL，可以將USB的時(shí)鐘頻率設(shè)置為48 MHz，同時(shí)以最高速度200MHz運(yùn)行MCU。

如果不確定要更改哪些字段，請(qǐng)參見圖5-5。

至此，已經(jīng)完成了必須在FSP配置器中進(jìn)行的設(shè)置。保存配置，然后單擊屏幕右上角的“Generate Project Content”（生成項(xiàng)目內(nèi)容）按鈕，以提取文件并創(chuàng)建所需的設(shè)置。最后一步，再次切換到C/C++透視圖。