例程編寫

編寫的例程是使用FSP提供的usb hcdc中間件，實現了一個可使用usb串口設備的usb主機。

首先在RT-Thread Studio上新建一個基于開發板的項目，選擇CPK-RA6M4開發板，建立一個模板工程。編譯下載后，可以看到LED燈在閃爍，同時可以在串口終端上使用rtt的FinSH控制臺。

下一步，打開RASC，在stacks頁面，添加一個usb hcdc的驅動棧。

這時候會提示有錯誤，usb模塊使用的UCLK時鐘頻率不是48MHz的，需要在Clocks頁面進行配置。將PLL2時鐘源選擇為HOCO，分頻系數調到2，倍頻系數調到24，即可得到240Mhz的輸出時鐘。將UCLK的時鐘源選擇為PLL2，再進行5倍分頻，即可得到usb模塊需要的48MHz時鐘了。

然后我們可以在Pins的頁面中查看USB_FS0組件的引腳相關設置。根據原理圖，需要將USB_VBUSEN設置為P500引腳，USB_OVRCURA設置為P501引腳，USB_VBUS是usbd使用的，用于檢測usb是否有供電接入，這里不設置應該也是沒關系的。

保存點擊Generate Project Content按鈕，RASC會幫我們更新工程中的FSP代碼，ra 、ra_cfg、ra_gen三個文件夾的內容會有所改變。下一步是將更新后的FSP代碼加入到工程編譯。如果項目資源管理器中設置了對不參與構建的文件進行隱藏，那么新文件在項目資源管理器中是看不到的，需要打開導航器，在導航器中對需要加入構建的文件或文件夾點擊右鍵->資源配置->添加構建。我們需要將ra/fsp/src/r_usb_basic和r_usb_hcdc中的文件加入構建，在r_usb_basic的src文件夾下還有driver和hw兩個文件夾，都需要加入構建。這時編譯會報有頭文件找不到，在工程配置中手動添加一個頭文件路徑即可。

由于rtt還未對這款開發板的usb host進行支持，所以不需要打開rtt設置中的usb主機模式開關，如果打開了，還會有因宏命名與FSP中的重名導致的編譯警告。

到這里，前期的配置準備工作就已經完成了，需要開始寫代碼了。在src文件夾下新建一個usbh_cdc_demo.c文件用于編寫我們的例程。

根據FSP中的API文檔介紹，需要一直調用R_USB_EventGet接口來保持底層usb驅動棧的正常工作。所以我們創建一個線程來進行這個操作。

在線程中使用一個狀態機，根據每次的event來進行不同的操作，這也是瑞薩提供的例程的寫法。

在插入usb設備后，拿到的event會變為USB_STATUS_CONFIGURED，這時候FSP已經幫我們枚舉好了設備，可以直接進行控制。下一步是發送SetLineCoding和SetControlLineState來配置串口，例如波特率和奇偶校驗位等。使用hostControlTransfer發起一個控制傳輸。

所有配置工作都結束后，就可以使用R_USB_Read和R_USB_Write兩個接口來接收和發送串口數據了。簡單地在FinSH中添加一個命令來方便我們測試。

剛好模板工程中的按鍵也是開啟使用的狀態，我們增加一個回調來按鍵發送串口數據。

編譯下載，使用一個micro usb轉USB-A的otg連接線，就可以接入一個usb串口設備使用了。剛好手上還有上次參加開發者大會的活動獲得的板子，于是在上面簡單寫了一個usbd_cdc的程序，將它們連接起來。

CheeryUSB移植嘗試

打開RT-Thread Settings，在里面找到CherryUSB軟件包，添加到工程中，保存后，RT-Thread會自動從github上拉取CheeryUSB的源碼放置到packages/CherryUSB-latest目錄下，然后將需要構建的文件加入到構建中。需要包括core、osal、port、class四個文件夾下的文件，其中core是協議棧的核心實現部分，osal是操作系統抽象層，port存放移植需要實現的內容，class則是針對不同的usb設備類型編寫的驅動代碼。osal/usb_osal_rtthread.c文件表明CheeryUSB對RT-Thread系統是有完善支持的。

usb host的部分，CherryUSB的作者還沒出教程，這部分的文檔也還沒有，只能繼續觀察已有的代碼來猜測著移植。一開始像直接借助FSP的usb_basic來做移植，直接使用R_USB_Open、R_USB_Read等API，結果發現FSP已經封裝得很好了，細節操作都沒暴露出來，把整個設備枚舉的過程都隱藏了起來，每個API的操作也都加了很多條件判斷，不便于移植。那就只能看寄存器手冊，通過直接操作寄存器來完成操作了。

自己對USB協議只能說稍有了解，對CheeryUSB和瑞薩系列芯片的寄存器也都不熟悉，移植起來確實非常困難，只能一直讀FSP的代碼，對著寄存器手冊去理解。

后續時間也不充裕，還是沒能成功移植CheeryUSB，只能再到后面等待其他大佬來搞了。

性能測試

原本想要做的功能是usb hmsc的，也就是可以外接U盤等存儲設備，如果是這樣的話，就可以進行一些讀寫測速來測試性能指標了。但是現在換成了usb hcdc，手上現有的usb串口工具波特率調不到很高，也沒有使用DMA來做傳輸，感覺測試不到最快傳輸速度，所以這個環節只能略過了。

代碼與參考資料

源碼已經開源到了github上，感興趣的同學可以識別下方二維碼或復制下方鏈接在瀏覽器中打開，前往github網頁上查看參考。

cpk-ra6m4-usbh-cdc-demo

https://github.com/VxTeemo/cpk-ra6m4-usbh-cdc-demo

更多參考資料

Renesas USB MCU USB Basic Host and Peripheral Driver using.pdf

https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220406/12e477786db53794f1bb48c6c1b66fd9.pdf

CPK-RA6M4用戶手冊

https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220406/bd0c6707ec63aa179b2a337d5dbd2233.pdf

RA6M4 datasheet

https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220406/0fa9ca3da04f687db684a4e6f9230725.pdf

RA6M4_Group_User’s_Manual_Hardware.pdf

https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220406/92c2218e2db4b08cff4b6f34cb61268b.pdf

CPK-RA6M4 MCU評估板原理圖.pdf

https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220406/460d66bee9aa09a6036f302890ebc737.pdf

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心得體會

拿到開發板后，感覺還是具有一定挑戰性的，首先是usb這個外設并沒有現成的驅動，而且我自己對usb協議也不算很熟悉。在摸索了一段時間后，最初的目標是打算做一個usb存儲設備的主機，可以用來讀取U盤等usb存儲設備，在FSP中添加了usb hmsc的棧時發現必須要帶操作系統而現在支持的只有FreeRTOS，并且使用的文件系統是FATFS。RT-Thread里面使用的文件系統是elm chan FatFs，嘗試加進去之后做下移植，以前只移植過有完善支持的文件系統，對這種情況還是不大處理得了，于是作罷。先完成一個usb hcdc的例程。

在編寫例程的過程中，也去了解了一下CherryUSB（詳見github官網），這是一個非常優秀的usb device/host驅動，于是便嘗試將RA6M4也添加支持。觀察了一下工程結構，需要在port文件夾下編寫移植代碼，之前群里也有人說RA6M4的usb IP是叫做fsdev，里面確實有這么一個文件夾，只有usb device的實現，里面操作的寄存器和現在這款單片機是對不上的，到處搜了一圈也沒有關于fsdev和RA6M4 usb IP相關的內容，只能繼續憑著感覺移植。總體來說這次的評測體驗還是非常不錯的。

芯片中還有設計用于存儲數據的8KB Data Flash，可以不用將ROM做數據空間使用了，無需外接SPI存儲芯片就可以實現方便的非易失數據存儲，也不需要考慮和代碼共用空間產生的種種問題，甚至還能更好地實現平衡磨損，這個設計還是很不錯的。

在RASC中新增了usb的stack之后，rt-thread studio并不能自動識別新增文件并加入到構建中，其他的模塊好像是沒問題的，不知道是不是usb驅動這邊多了一層hw和driver文件夾的原因。需要手動添加構建就可以解決。

現在大部分設備都已經使用type-c接口了，micro usb的設備越來越少，現在手上有一堆type-c轉USB-A的轉接頭，但是為了這次測試，還是需要另外購買micro usb轉USB-A的轉接頭。micro usb接口相比type-c接口確實是有更穩定、兼容性更強等優點，但個人還是希望能升級到type-c接口。

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