GPIO輸出——使用FSP庫點亮LED燈

關于 IOPORT 的詳細分析，我們不再贅述，請讀者參考前面“第一個實驗：用寄存器點亮LED燈”章節。

11.1. 硬件設計

野火啟明6M5開發板的 LED 電路圖如圖所示。 圖中 RA6M5 芯片的 P400、P403、P404 引腳分別通過一個 2.2 KΩ 的限流電阻連接到 LED1、LED2、LED3 這三個 LED 燈的陰極，LED 燈的陽極連接到 3.3V 電源。 而 LED4 是電源指示燈，只要開發板通電就會亮。

11.2. 軟件設計

11.2.1. 新建工程

對于 e2 studio 開發環境：拷貝一份我們之前的 e2s 工程模板 “05_Template” ， 然后將工程文件夾重命名為 “11_GPIO_LED” ，最后再將它導入到我們的 e2 studio 工作空間中。

對于 Keil 開發環境：拷貝一份我們之前的 Keil 工程模板 “06_Template” ， 然后將工程文件夾重命名為 “11_GPIO_LED” ，并進入該文件夾里面雙擊 Keil 工程文件，打開該工程。

工程新建好之后，在工程根目錄的 “src” 文件夾下面新建 “led” 文件夾， 再進入 “led” 文件夾里面新建 led 驅動的源文件和頭文件：“bsp_led.c” 和 “bsp_led.h”。 工程文件結構如下。

文件結構

11_GPIO_LED
├─ ......
└─ src
   ├─ led
   │  ├─ bsp_led.c
   │  └─ bsp_led.h
   └─ hal_entry.c

警告

注意：對于使用 Keil 開發環境的用戶，將代碼文件放到 “src” 文件夾下之后， Keil 軟件并不會自動將它們加入到工程，這時候需要打開 RASC FSP 配置界面， 點擊一次單擊右上角的 “Generate Project Content” 按鈕，從而 “src” 文件夾下的代碼文件就會被自動加進工程中。 接著關閉 FSP 配置界面返回到 Keil，然后進行一次編譯會彈出一個提示框提示工程結構發生了變化，點擊確定即可。 對于使用 e2 studio 的用戶則不需如此。

11.2.2. FSP配置

首先打開 “11_GPIO_LED” 項目的 FSP 配置界面，接下來我們要在這個界面里配置芯片的引腳。

在 FSP 配置界面里面點開 “Pins” -> “Ports” -> “P4” -> “P400” ， 然后將連接到LED燈的 IO 引腳的 “Mode” 屬性配置為 “Output mode (Initial High)” ， 表示該引腳默認輸出高電平，其他的屬性默認即可。 其他的LED引腳 “P403” 、“P404” 也是按照這樣子配置。

Pin Configuration 頁面的 IOPORT 屬性介紹：

IOPORT 屬性介紹 [](https://doc.embedfire.com/mcu/renesas/fsp_ra/zh/latest/doc/chapter11/chapter11.html#id10 "永久鏈接至表格")| IOPORT 屬性 | 描述 |
| - | - |
| ---------------------------------------------------------------------------------------------- |

三個 LED 引腳都配置完成之后的配置界面如圖所示。

配置完成之后按下快捷鍵 “Ctrl + S” 保存，最后點右上角的 “Generate Project Content” 圖標， 讓軟件根據我們的設置自動生成配置代碼即可。

對于 Keil 這邊 RASC 的 FSP 配置也是一樣的，需要先通過 RASC 軟件打開 Keil 工程相關的 FSP 配置界面。 具體的方法在前面的章節已經詳述過了，這里不再重復說明。

如果從左側“項目資源管理器”打開工程目錄下的 “ra_gen/pin_data.c” 源文件， 就會看到 g_bsp_pin_cfg_data 數組中已經加入了LED引腳的配置數據。 在 IOPORT 初始化的時候，它們會被用來初始化引腳。

11.2.3. hal_entry入口函數

當使用 RTOS 時，程序從 main 函數開始進行線程調度； 當沒有使用 RTOS 時，C語言程序的入口函數 main 函數調用了 hal_entry 函數。 由于我們新建的工程是沒有選用 RTOS 的，因此，用戶程序從 hal_entry 函數開始執行。 首先打開 “\\src\\hal_entry.c” 文件，在 hal_entry 函數里面編寫我們的代碼。

想要實現LED燈的閃爍效果，其思路非常地簡單：首先初始化配置 LED 引腳， 然后在一個死循環里面重復此流程：LED 燈亮，延時1s，LED 燈滅，延時1s，然后 LED 燈又亮。 如此反復循環，就能實現 LED 燈的閃爍效果。

首先，我們需要通過 R_IOPORT_Open 函數來初始化 IOPORT 模塊， 在調用 R_IOPORT_Open 函數時，需要傳入控制塊參數 g_ioport_ctrl 和配置參數 g_ioport.p_cfg。

R_IOPORT_Open (&g_ioport_ctrl, g_ioport.p_cfg);

注解

實際上，由于在 R_BSP_WarmStart 函數中已經打開了一個 IOPORT 模塊， 因此并不需要重復打開 IOPORT 模塊，雖然重復打開也不會出錯。 R_BSP_WarmStart 函數將會在后面的“FSP庫啟動文件詳解”章節介紹到，這里無需在意。

成功打開 IOPORT 模塊后，說明 IO 引腳已經全部初始化完成。 接著讓程序繼續往下執行，進入到 while(1) 死循環。 在 while(1) 循環里，我們使用 R_IOPORT_PinWrite 和 R_BSP_SoftwareDelay 這兩個函數來實現我們前面所述的思路。

使用 R_IOPORT_PinWrite 函數可以控制引腳的輸出高低電平，從而控制 LED 燈的亮滅。 它的第一個參數需要傳入控制塊 g_ioport_ctrl，第二個參數傳入IO端口和引腳號，第三個參數傳入IO引腳電平。

使用 R_BSP_SoftwareDelay 函數可以進行延時，LED 燈維持亮和滅這兩種狀態的時間由此函數決定。 它的第一個參數表示延時的時間量，第二個參數表示時間單位。

• BSP_DELAY_UNITS_SECONDS 表示秒；
• BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS 表示毫秒；
• BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS 表示微秒。

完整代碼如下：代碼清單11_1

代碼清單 11-1：hal_entry 入口函數 [](https://doc.embedfire.com/mcu/renesas/fsp_ra/zh/latest/doc/chapter11/chapter11.html#id4 "永久鏈接至代碼")

void hal_entry(void)
 {
     /* TODO: add your own code here */

     /* 初始化配置引腳（這里重復初始化了，可以注釋掉） */
     R_IOPORT_Open (&g_ioport_ctrl, g_ioport.p_cfg);

     while(1)
     {
         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_00, BSP_IO_LEVEL_LOW); //LED1亮
         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_03, BSP_IO_LEVEL_LOW); //LED2亮
         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_LOW); //LED3亮
         R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS); //延時1秒
         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_00, BSP_IO_LEVEL_HIGH); //LED1滅
         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_03, BSP_IO_LEVEL_HIGH); //LED2滅
         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_HIGH); //LED3滅
         R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS); //延時1秒
     }

 #if BSP_TZ_SECURE_BUILD
     /* Enter non-secure code */
     R_BSP_NonSecureEnter();
 #endif
 }

到此，我們已經完全實現了讓 LED 閃爍的效果，讀者可以跳到“下載驗證”小節驗證其實際效果。 按照編寫驅動程序的一般要求，我們可以把 LED 的驅動單獨拿出來，放到獨立的源文件/頭文件里面進行封裝。 接下來將介紹封裝 LED 設備驅動程序的一般方法。

11.2.4. 封裝 LED 設備驅動程序

讓我們重新規劃一下我們的工程結構。 在 src 文件夾里面新建一個“led”文件夾，再在該文件夾里面新建兩個文件：“bsp_led.c”和“bsp_led.h”， 如同前面“新建工程”小節所述，把它們加入到我們的工程中。 這兩個文件的內容如下。

代碼清單 11-2：led/bsp_led.h [](https://doc.embedfire.com/mcu/renesas/fsp_ra/zh/latest/doc/chapter11/chapter11.html#id5 "永久鏈接至代碼")

#ifndef __BSP_LED_H
#define __BSP_LED_H
#include "hal_data.h"

/* LED引腳置低電平 LED燈亮 */
#define LED1_ON     R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_00, BSP_IO_LEVEL_LOW)
#define LED2_ON     R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_03, BSP_IO_LEVEL_LOW)
#define LED3_ON     R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_LOW)

/* LED引腳置高電平 LED燈滅 */
#define LED1_OFF    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_00, BSP_IO_LEVEL_HIGH)
#define LED2_OFF    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_03, BSP_IO_LEVEL_HIGH)
#define LED3_OFF    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_HIGH)

/* 使用寄存器來實現 LED燈翻轉 */
#define LED1_TOGGLE R_PORT4->PODR ^= 1<<(BSP_IO_PORT_04_PIN_00 & 0xFF)
#define LED2_TOGGLE R_PORT4->PODR ^= 1<<(BSP_IO_PORT_04_PIN_03 & 0xFF)
#define LED3_TOGGLE R_PORT4->PODR ^= 1<<(BSP_IO_PORT_04_PIN_04 & 0xFF)


/* LED初始化函數 */
void LED_Init(void);

#endif

代碼清單 11-3：led/bsp_led.c [](https://doc.embedfire.com/mcu/renesas/fsp_ra/zh/latest/doc/chapter11/chapter11.html#id6 "永久鏈接至代碼")

#include "bsp_led.h"

/* LED初始化函數 */
void LED_Init(void)
{
   /* 初始化配置引腳（這里重復初始化了，可以注釋掉） */
   R_IOPORT_Open (&g_ioport_ctrl, g_ioport.p_cfg);
}

在 “hal_entry.c” 文件中添加對頭文件 “bsp_led.h” 的包含， 然后將 hal_entry 入口函數的內容改為如下。

代碼清單 11-4：hal_entry入口函數 [](https://doc.embedfire.com/mcu/renesas/fsp_ra/zh/latest/doc/chapter11/chapter11.html#id7 "永久鏈接至代碼")

/* 用戶頭文件包含 */
#include "led/bsp_led.h"

void hal_entry(void)
{
   /* TODO: add your own code here */

   LED_Init(); // LED 初始化

   while(1)
   {
      LED1_ON; // LED1亮
      LED2_ON; // LED2亮
      LED3_ON; // LED3亮
      R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS); //延時1秒
      LED1_OFF; // LED1滅
      LED2_OFF; // LED2滅
      LED3_OFF; // LED3滅
      R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS); //延時1秒
   }


#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
   /* Enter non-secure code */
   R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

11.3. 下載驗證

將程序編譯并下載到開發板之后，按下復位按鍵來復位開發板， 可以觀察到開發板上面除了電源指示燈之外的3個 LED 燈在同時緩慢閃爍， 3個 LED 燈每秒鐘改變一次亮滅的狀態。