CPK-RA6M4評(píng)估板入門指南

開發(fā)環(huán)境

e² studio：2021-04版

FSP：v3.1.0

目錄

1. 首次使用瑞薩CPK-RA6M4評(píng)估板

2. 下載并測(cè)試示例

3. Hello World! – Hi Blinky!

4. 使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

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

6. 《CPK-RA6M4評(píng)估板入門》的文件列表

3. Hello World! – Hi Blinky!

本章內(nèi)容基于《瑞薩RA MCU基礎(chǔ)知識(shí)》中的章節(jié)8. Hello World! – Hi Blinky! 所作。

3.2 使用FSP配置器設(shè)置運(yùn)行環(huán)境

FSP配置器啟動(dòng)后，將為您提供項(xiàng)目的只讀摘要和所選軟件組件的簡(jiǎn)短概述。此外，它還提供了快捷方式，可方便地訪問視頻網(wǎng)站上的瑞薩RA頻道、瑞薩官網(wǎng)上的瑞薩設(shè)計(jì)與支持頁面（可在其中訪問文檔、知識(shí)庫(kù)和Renesas Rulz論壇）以及硬盤上的FSP用戶手冊(cè)。

圖3-8：e² studio內(nèi)部的“FSP Configuration”（FSP配置）透視圖

在以下名為BSP的選項(xiàng)卡中，可以查看和編輯設(shè)置的多個(gè)方面，例如電路板和器件選擇。在此選項(xiàng)卡的屬性視圖中，可以為板級(jí)支持包進(jìn)行其他設(shè)置，例如，主堆棧的大小或MCU的某些安全功能。在之后的“Clocks”（時(shí)鐘）選項(xiàng)卡中，可以為您的項(xiàng)目分配初始時(shí)鐘配置。任何潛在的問題都將以紅色突出顯示，將鼠標(biāo)懸停在突出顯示的位置上將出現(xiàn)有關(guān)沖突或設(shè)置不完整的說明。

第四個(gè)選項(xiàng)卡“Pins”（引腳）涵蓋了RA MCU的引腳分配。可以根據(jù)端口或外設(shè)列出引腳。如果設(shè)置不兼容或缺失，則配置器右側(cè)的“Package View”（封裝視圖）會(huì)顯示器件的封裝，突出顯示所配置的引腳并標(biāo)記錯(cuò)誤。“Problems”（問題）視圖以及“Pin Conflicts”（引腳沖突）視圖中也會(huì)顯示這些內(nèi)容。這樣，便可將可能的錯(cuò)誤減少到最低限度。

接下來是“Interrupts”（中斷）選項(xiàng)卡。可以在此處指定用戶定義的（即非FSP）驅(qū)動(dòng)程序如何使用單片機(jī)的中斷控制器單元（ICU），以及將哪個(gè)中斷服務(wù)程序（ISR）與ICE事件（中斷）相關(guān)聯(lián)。此外，還可以在此處查看分配的所有ICU事件的完整列表，包括由在配置器的“Stacks”（棧）視圖中創(chuàng)建的FSP模塊實(shí)例生成的ICU事件。

“Event Links”（事件鏈接）選項(xiàng)卡具有類似作用。可以在此處指定驅(qū)動(dòng)程序如何在RA項(xiàng)目中使用事件鏈接控制器（ELC），并且可以聲明此類驅(qū)動(dòng)程序可能通過一組外設(shè)功能產(chǎn)生一組ELC事件或使用一組ELC事件。

需要花費(fèi)大部分時(shí)間的頁面為“Stacks”（棧）頁面，可以在其中創(chuàng)建RTOS線程和內(nèi)核對(duì)象，以及FSP軟件棧。可以添加不同的對(duì)象和模塊，并且可以在“Properties”（屬性）視圖中修改其屬性。所有這些對(duì)象和模塊都將自動(dòng)插入，直到降至需要用戶干預(yù)的程度為止。在這種情況下，一旦鼠標(biāo)懸停在模塊上，便會(huì)將需要注意的模塊標(biāo)記為紅色，同時(shí)給出必要設(shè)置或問題的說明。如果問題解決，模塊將恢復(fù)為標(biāo)準(zhǔn)顏色。

“Stacks”（棧）視圖本身以圖形方式顯示各種棧，可讓您輕松跟蹤不同的模塊。在我們的示例中，僅顯示了一個(gè)具有一個(gè)模塊的線程：在r_ioport上使用g_ioport I/O端口驅(qū)動(dòng)程序的HAL/通用線程。它是由項(xiàng)目配置器自動(dòng)插入的，允許我們僅用幾行代碼便可編寫讓LED閃爍的程序。

最后一個(gè)選項(xiàng)卡的名稱是“Components”（組件），其中顯示了不同的FSP模塊并可對(duì)模塊進(jìn)行選擇。它還列出了可用的RA CMSIS軟件組件。不過，最好通過“Stacks”（棧）頁面在當(dāng)前項(xiàng)目中添加或刪除模塊，因?yàn)檫€可以在其中進(jìn)行配置。

對(duì)于我們的項(xiàng)目，無需在FSP配置器中進(jìn)行任何更改，因?yàn)轫?xiàng)目配置器已經(jīng)為我們進(jìn)行了所有必要的設(shè)置。最后，需要?jiǎng)?chuàng)建基于當(dāng)前配置的附加源代碼。單擊FSP配置器右上角的“Generate Project Content”（生成項(xiàng)目?jī)?nèi)容）按鈕。此操作將從FSP中提取所需文件，將其調(diào)整為在配置器中進(jìn)行的設(shè)置，然后將其添加到項(xiàng)目中。

3.3 編寫前幾行代碼

獲取所有自動(dòng)生成的文件之后，接下來查看創(chuàng)建的內(nèi)容。IDE左側(cè)的“Project Explorer”（項(xiàng)目資源管理器）列出了當(dāng)前包含的所有內(nèi)容。ra_gen文件夾保存通道號(hào)等配置集。src目錄包含一個(gè)名為hal_entry.c的文件。這是稍后要編輯的文件。請(qǐng)注意，盡管在ra_gen文件夾中有一個(gè)名為main.c的文件，但用戶代碼必須轉(zhuǎn)到hal_entry.c中。否則，如果您在FSP配置器中進(jìn)行修改并重新創(chuàng)建項(xiàng)目?jī)?nèi)容，則更改會(huì)丟失，因?yàn)槊看螁螕?em>“Generate Project Content”（生成項(xiàng)目?jī)?nèi)容）時(shí)，都將覆蓋該文件。

圖3-9：FSP配置器創(chuàng)建所需文件后的項(xiàng)目樹

該項(xiàng)目還包含幾個(gè)名稱中帶有“ra”或“fsp”的目錄，其中包含F(xiàn)SP的源文件、包含文件和配置文件。通常的規(guī)則是，不得修改這些文件夾（和子文件夾）的內(nèi)容。其中包含由配置器生成的文件，在此所做的任何更改都將在下次生成或刷新項(xiàng)目?jī)?nèi)容時(shí)丟失。用戶可編輯的源文件是直接位于src文件夾或您添加的任何其他文件夾的根目錄中的文件。

接下來，為RA產(chǎn)品家族單片機(jī)編寫第一個(gè)真實(shí)源代碼。計(jì)劃是在CPK-RA6M4評(píng)估板上的用戶LED（紅色）閃爍。因此您必須通過添加代碼來點(diǎn)亮和熄滅LED以及實(shí)現(xiàn)延時(shí)循環(huán)。如何實(shí)現(xiàn)？

實(shí)際上有兩種選擇：一種是通過接口函數(shù)來使用API，另一種是使用BSP實(shí)現(xiàn)函數(shù)。

如果查看文件ra_gencommon_data.c中的代碼，則會(huì)發(fā)現(xiàn)I/O端口驅(qū)動(dòng)程序?qū)嵗?strong>g_ioport具有以下定義：

g_ioport_on_ioport是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，用于聲明端口可能執(zhí)行的操作，將分配給g_ioport實(shí)例的API指針。將鼠標(biāo)懸停在該結(jié)構(gòu)體上，可以輕松查看其中的內(nèi)容，此結(jié)構(gòu)體顯示了其成員之一 (.pinWrite) 是指向引腳寫入函數(shù)的指針。

因此，要點(diǎn)亮LED，可以寫入：

但這意味著實(shí)際上需要知道用戶LED連接到哪些I/O端口，以及有多少個(gè)用戶LED可用。為此，我們可以閱讀電路板的文檔或仔細(xì)檢查原理圖以找到正確的端口。或者，也可以只依靠FSP。創(chuàng)建類型為bsp_leds_t的結(jié)構(gòu)體（在board_leds.h中聲明）并為其分配在board_leds.c中定義的全局BSP結(jié)構(gòu)體g_bsp_leds即可解決問題。這兩個(gè)文件均位于項(xiàng)目的raoard a6m4_cpk文件夾內(nèi)。因此，以下兩行代碼足以獲取有關(guān)評(píng)估板上LED的信息：

現(xiàn)在，可以使用LED結(jié)構(gòu)體來訪問電路板上的所有LED，并使用以下語句點(diǎn)亮紅色LED（將端口設(shè)置為低電平將點(diǎn)亮LED，將端口設(shè)置為高電平則將熄滅LED）：

此語句后需要有第二條語句，用于將其引腳設(shè)置為高電平以熄滅用戶LED。

最后，需要提供一段延時(shí)以使LED以用戶友好的方式切換。為此，可以再次調(diào)用BSP API：

R_BSP_SoftwareDelay函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是要延遲的單位數(shù)，而第二個(gè)參數(shù)是指定的基本單位，在本例中為秒。其他選項(xiàng)包括毫秒和微秒。

最后，由于我們想無限期地運(yùn)行程序，因此必須圍繞代碼創(chuàng)建一個(gè)while(1)循環(huán)。

目前，還需要執(zhí)行的操作是將以下代碼行直接輸入到hal_entry.c文件中的函數(shù)簽名之后，替換/* TODO: add your own code here */ 行。對(duì)于由項(xiàng)目配置器和FSP配置器插入的其他代碼，請(qǐng)保持不變。單片機(jī)需要借助這些代碼來正常運(yùn)行。

編寫代碼時(shí)，始終可以使用e² studio的自動(dòng)完成功能。只需按下-，便會(huì)出現(xiàn)一個(gè)窗口，顯示結(jié)構(gòu)體或函數(shù)可能的補(bǔ)全代碼。如果單擊一個(gè)條目，它會(huì)被自動(dòng)插入代碼中。

圖3-10：在變量或函數(shù)上按下-將激活e² studio的代碼補(bǔ)全功能

編寫程序時(shí)，另一個(gè)有用的工具是“Developer Assistance”（開發(fā)人員幫助），可以從“Project Explorer”（項(xiàng)目資源管理器）中訪問此工具。在使用FSP配置器配置了項(xiàng)目的軟件堆棧之后，此工具將為您快速了解應(yīng)用程序代碼提供支持。要訪問“Developer Assistance”（開發(fā)人員幫助），請(qǐng)先在“Project Explorer”（項(xiàng)目資源管理器）中展開項(xiàng)目，此工具隨即顯示。顯示工具后，進(jìn)一步展開樹，直到看到堆棧模塊及其API。選擇要使用的API，然后將對(duì)該API的調(diào)用拖放到源文件中。

現(xiàn)在輪到您進(jìn)行操作：請(qǐng)將上面的代碼行輸入到項(xiàng)目的hal_entry.c文件中。為此，展開項(xiàng)目的src文件夾，然后雙擊上述文件。此操作會(huì)在編輯器中將其打開。如果您不想自己輸入所有內(nèi)容，也可以識(shí)別下方二維碼進(jìn)入本手冊(cè)的網(wǎng)站下載完整的項(xiàng)目。

3.4 編譯第一個(gè)項(xiàng)目

輸入所有內(nèi)容后，便可隨時(shí)編譯程序。編譯有兩種不同的配置：調(diào)試和發(fā)布。調(diào)試配置將包含調(diào)試程序所需的所有信息，例如變量和函數(shù)名，并且還將關(guān)閉編譯器的某些優(yōu)化，例如循環(huán)展開。這會(huì)使調(diào)試更加容易，但會(huì)增大代碼大小、減慢代碼執(zhí)行速度。發(fā)布配置將從輸出文件中除去所有這些信息，并開啟完全優(yōu)化，從而減小代碼大小、加快代碼執(zhí)行速度，但是，您再也無法執(zhí)行查看變量等操作（除非您知道它們?cè)诖鎯?chǔ)器中的地址）。

對(duì)于第一個(gè)測(cè)試，可以采用調(diào)試配置（也是默認(rèn)配置）。要編譯項(xiàng)目，單擊主菜單欄上的“build”（編譯）按鈕，編譯過程隨即開始。如果一切正常，編譯將以0個(gè)錯(cuò)誤和0個(gè)警告結(jié)束。如果存在編譯時(shí)錯(cuò)誤，則需要返回代碼，仔細(xì)檢查是否正確輸入了所有內(nèi)容。如果未正確輸入所有內(nèi)容，請(qǐng)相應(yīng)地更改代碼。為了讓您更輕松地定位錯(cuò)誤，編譯器的反饋將直接插入編輯器窗口（如果可能）。

程序編譯成功后，會(huì)創(chuàng)建輸出文件CPK_RA6M4_ExampleProject.elf，需要先將其下載到處理器，然后才能運(yùn)行和調(diào)試該文件。

3.5 下載和調(diào)試第一個(gè)項(xiàng)目

下一步是在評(píng)估板（CPK）上實(shí)際運(yùn)行程序。現(xiàn)在需要將評(píng)估板連接到Windows工作站：將電路板隨附的USB線纜的micro-B端插入系統(tǒng)控制和生態(tài)系統(tǒng)訪問區(qū)域右下角的USB調(diào)試端口J11，將另一端插入PC上的空閑端口。LED1應(yīng)點(diǎn)亮，表示電路板已通電。如果該評(píng)估板支持開箱即用，則預(yù)編程的演示會(huì)運(yùn)行，表明一切都按預(yù)期運(yùn)行。Windows操作系統(tǒng)可能會(huì)顯示一個(gè)對(duì)話框，指示正在安裝J-Link板上調(diào)試器的驅(qū)動(dòng)程序，此過程應(yīng)自動(dòng)完成。此外，還可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)窗口，詢問是否更新J-Link調(diào)試器。強(qiáng)烈建議允許進(jìn)行此更新。

下載

要下載程序，必須先創(chuàng)建一個(gè)調(diào)試配置。單擊“Debug”（調(diào)試）符號(hào)旁邊的小箭頭，然后從下拉列表框中選擇“Debug Configurations”（調(diào)試配置）。

在出現(xiàn)的窗口中，突出顯示“Renesas GDB Hardware Debugging”（瑞薩GDB硬件調(diào)試）下的CPK_RA6M4_BlinkyProject Debug_Flat。由于項(xiàng)目配置器已經(jīng)進(jìn)行了所有必要的設(shè)置，因此無需在此對(duì)話框中進(jìn)行任何更改。只需單擊窗口右下角的“Debug”（調(diào)試）。此操作會(huì)啟動(dòng)調(diào)試器，將代碼下載到CPK上的RA6M4 MCU，并詢問您是否要切換到“Debug Perspective”（調(diào)試透視圖）。請(qǐng)選擇“Switch”（切換）。“Debug Perspective”（調(diào)試透視圖）將打開，并且程序計(jì)數(shù)器將設(shè)置為程序的入口點(diǎn)，即復(fù)位處理程序。此調(diào)試配置僅需要?jiǎng)?chuàng)建一次。下次只需單擊“Debug”（調(diào)試）符號(hào)便可啟動(dòng)調(diào)試器。

圖3-11：選擇MyBlinkyProject Debug_flat后，無需在其他選項(xiàng)卡上進(jìn)行任何更改

運(yùn)行

單擊“Resume”（恢復(fù)）按鈕，下一個(gè)停止處將處于main()中調(diào)用hal_entry()的位置。再次單擊該按鈕，程序?qū)⒗^續(xù)執(zhí)行，且用戶LED（紅色）將按預(yù)期的1秒時(shí)間間隔閃爍。

觀察結(jié)果

如果一切正常，單擊主菜單欄上的“Suspend”（暫停）按鈕。這將停止執(zhí)行程序但不會(huì)將其終止。在編輯器視圖中，激活文件hal_entry.c的選項(xiàng)卡，然后右鍵單擊包含對(duì)端口的寫操作的其中一行；在出現(xiàn)的菜單中，選擇“Run to line”（運(yùn)行至指定行）。執(zhí)行將恢復(fù)，程序?qū)⒃趩螕舻男刑幫Ｖ埂，F(xiàn)在來看一下右側(cè)包含變量的視圖。您將看到列出的Leds結(jié)構(gòu)體。將其展開，瀏覽和分析不同的字段。調(diào)試較大的項(xiàng)目時(shí)，此視圖會(huì)派上用場(chǎng)。

圖3-12：變量及其值可以在“Variables”（變量）視圖中進(jìn)行檢查

最后一步是單擊“Terminate”（終止）按鈕，結(jié)束調(diào)試會(huì)話，以停止程序的執(zhí)行。

您已經(jīng)掌握了RA產(chǎn)品家族單片機(jī)的第一個(gè)程序！

本章要點(diǎn)

• 項(xiàng)目配置器將創(chuàng)建新項(xiàng)目所需的所有文件和設(shè)置。

• FSP配置器允許編程人員基于圖形用戶界面輕松配置FSP和運(yùn)行環(huán)境。

• 調(diào)試配置是調(diào)試項(xiàng)目的必需步驟。它會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建，只需要激活即可。

• 實(shí)現(xiàn)所需功能僅需要很少的代碼行。