CPK-RA6M4評估板入門指南

要點

CPK-RA6M4是用于RA6M4單片機的評估板套件。該套件可通過靈活配置軟件包（FSP）和e2 studio IDE，對RA6M4 MCU群組的特性進行無縫評估，并對嵌入系統應用程序進行開發。本文檔是《瑞薩RA MCU基礎知識》的配套文檔，旨在將該指南中有關硬件操作的部分在CPK-RA6M4評估板上進行實現。

在使用本文檔之前，推薦您先學習《瑞薩RA MCU基礎知識》，以了解更多關于RA MCU的基礎知識以及其他相關知識，這樣有助于您在本文所述的硬件實操中更快上手。

開發環境

e2 studio：2021-04版

FSP：v3.1.0

目錄

首次使用瑞薩CPK-RA6M4評估板

下載并測試示例

Hello World! – Hi Blinky!

使用實時操作系統

使用“靈活配置軟件包”通過USB端口發送數據

5. 使用“靈活配置軟件包”通過USB端口發送數據

本章內容基于《瑞薩RA MCU 基礎知識》中的章節10使用“靈活配置軟件包”通過USB端口發送數據所作。

您將在本章中學到以下內容：

如何使用RA產品家族微控制器的“靈活配置軟件包”的中間件來設置USB傳輸。

如何在主機工作站上接收MCU發送的數據。

5.2 創建代碼

現在，添加初始化USB端口和執行端口寫入所需的代碼。由于本練習需要輸入大量的內容，建議您通過瑞薩網站從本手冊對應的網頁下載該實驗的解決方案，這樣只需按照說明進行操作，而無需手動輸入代碼。

如果決定自行編寫所有內容，首先在“Project Explorer”（項目資源管理器）中通過雙擊打開hal_entry.c文件。為了確保程序正常運行，需要定義多個全局變量。首先，在hal_entry()函數的頭部之前聲明USB驅動程序狀態的枚舉。其類型應該是usb_status_t，可以將其命名為usb_event。接下來，添加一個usb_setup_t類型的結構（在r_usb_basic_api.h中進行聲明），并將其命名為usb_setup。我們稍后將在解碼某些USB事件時使用該變量，該變量將在USB事件循環內進行初始化。

接下來，我們需要一個變量來保存USB模塊的編號。將其設置為uint8_t類型，命名為g_usb_module_number，并為其賦值“0x00”。最后，聲明類型為usb_class_t的USB類類型的結構，將其命名為g_usb_class_type，并為其賦值“0x00”。如果要了解我們使用的各種類型的詳細信息，請參見《Renesas 靈活配置軟件包 (FSP) 用戶手冊》，該手冊可以從FSP的GitHub網站下載。

添加這些內容后，此部分代碼現在應如下所示：

我們自己的代碼也依賴于一些靜態全局變量。請添加到USB全局變量下方：

命名為send_str的字符數組用于保存我們要通過USB發送的文本。將其初始化為“LED on ”，因為將LED3切換到“ON”后，將首次使用該變量。下一個變量為sw1_pressed，其類型為uint8_t，并需要聲明為volatile，因為其值在用戶按鈕S1（SW1）的回調例程中將更改為true。默認情況下，其值為false，將由IRQ00中斷的回調例程設置為true，表示已按下該按鈕，因此通知主程序該事件已發生。

如果沒有將該變量聲明為volatile，C編譯器的優化程序可能不會在每次使用該變量時重新讀取其值，因此hal_entry()內部的循環可能無法識別到更改。

第三個變量用于保存LED3的電平，在啟動時應該初始化為BSP_IO_LEVEL_HIGH。每次激活S1（SW1） 時，切換該變量的值。

至此，我們已經聲明了所有的全局變量，可以繼續編寫hal_entry()函數內的代碼。首先，我們需要一個靜態變量，用于保存虛擬UART 通信端口的設置，如比特率、停止位和數據位的數量以及奇偶校驗類型。該變量的類型應該是usb_pcdc_linecoding_t，建議將其命名為g_line_coding。將“在此添加您自己的代碼”占位符替換為聲明。稍后將在USB事件處理程序循環中初始化該變量。

接下來，編寫代碼以打開并啟用外部IRQ00，將其連接到評估板的S1。與第4章一樣，使用IRQ FSP驅動程序的相應函數：

啟用中斷后，需要打開USB并獲取類類型和模塊編號。為此，使用r_usb_basic上的g_basic0 USB驅動程序模塊的相關函數，并將控制結構傳遞給這些函數，將引用傳遞給配置結構（適用于Open()函數）和相關的變量。溫馨提示，e2 studio中的代碼補全功能和開發人員幫助可幫助您編寫這些代碼行。

中斷和USB端口的初始化現已完成。接下來編寫的所有代碼都應該放置在while(1)循環內，因為這部分程序將循環執行。首先，我們編寫用于獲取和處理端口的USB相關事件的代碼。USB驅動程序關聯多個事件，但為了簡潔起見，僅處理USB_STATUS_REQUEST事件。如果要全面了解事件處理程序，請參見《靈活配置軟件包 (FSP) 用戶手冊》中的USB外設通信設備類(r_usb_pcdc)文檔。在此，可以找到此類處理程序的代碼示例以及流程圖。

現在，您的第一個任務是通過調用R_USB_EventGet()函數來初始化usb_event變量，然后編寫處理程序，只有發生USB_STATUS_REQUEST事件時才能執行該處理程序。在if – then – else結構中，首先設置USB端口，然后確定是否請求線路設置。如果是，通過傳遞g_line_coding變量來配置虛擬UART設置。

如果否，則查詢主機是否要接收UART設置。如果是，請將其發送給主機。最后，如果發生事件，在此不進行處理，直接確認。

下面是我們的處理程序版本的完整代碼：

可以看到，在處理程序中LINE_CODING_LENGTH出現兩次。由于我們還沒有定義LINE_CODING_LENGTH的值，請返回到文件的頂部，并將其定義為無符號值0x07。

返回到while(1)循環中，添加在激活S1后更改LED3電平的代碼，以sw1_pressed的true值表示。類似于第4章中寫入的內容，但此時需要將要通過USB發送的字符串復制到send_str變量，并將s1_pressed變量設置為false：

最后要添加的代碼是用于外部IRQ00的回調函數的代碼。將其放置在hal_entry ()函數的括號后面。通過復習第4章，了解回調函數的一些詳細信息。首先，需要導入g_bsp_leds結構，并用其初始化我們的本地Leds變量。然后將sw1_pressed設置為true，表示事件已發生，接下來將新值寫入引腳寄存器。最后，利用r_usb_basic模塊的R_USB_Write() API，通過USB端口發送該字符串。

還記得USB描述符g_usb_descriptor嗎？現在該描述符將發揮作用。USB需要有關器件、其配置和供應商信息的準確描述。該文件十分復雜，具有長達484行代碼。有關該描述符的說明，請參閱《FSP用戶手冊》的r_usb_basic部分，有關如何構建該描述符的詳細說明，請參見通用串行總線規范2.0版。

但這里有兩個捷徑：一個是在本手冊的網站上下載本手冊練習的源文件。另一個是使用FSP配置器放置在項目 ra 目錄下的模板。其名稱為 r_usb_pcdc_descriptor.c.template，可以在“項目資源管理”中轉到ra → fsp → src → r_usb_pcdc文件夾進行訪問（參見圖5-6）。將該文件復制到hal_entry.c所在的src文件夾中，并將其重命名為r_usb_descriptor.c。修改供應商ID和產品ID，以便與您自己的產品ID相匹配。如果尚未獲得這些數據，暫時使用值0x045BU和0x5310U。到這一步已經完成了要進行的設置和要編寫的代碼。

圖5-6：FSP配置器自動創建USB描述符的模板

最后還需要編譯項目。第一次執行此操作需要較長時間，因為需要對項目中包含的所有FSP模塊的代碼進行編譯。在項目編譯完成后，如果沒有任何錯誤和警告，即可連接CPK-RA6M4評估板并啟動調試會話。打開“Debug”（調試）透視圖，雙擊“Resume”（恢復）以啟動程序。作為快速測試手段，按一次S1，以查看 用戶LED（紅色） 是否切換。

5.3 在主機端設置接收器

在程序運行的情況下，將第二根USB type A Micro-B電纜連接到評估板的系統控制和生態系統訪問區域左下方標有J9的USB端口。將另一端插入Windows工作站，稍等片刻，直到Windows識別該電路板，對其進行枚舉并安裝驅動程序。

啟動終端仿真器程序。在本練習的開發過程中，用到了Tera Term（復制以下鏈接到瀏覽器中打開網頁訪問下載https://ttssh2.osdn.jp/），它是一款非常實用的工具。在Tera Term中，可以看到列出的CDC串行端口。在圖5-7中顯示為COM3，但在其他PC上可能有所不同。如果不確定，使用 Windows的“Device Manager”（設備管理器）來查找電路板所連接的端口。

圖5-7：如果 Windows正確識別該電路板，它將在Tera Term中列為串行連接

如果沒有列出該電路板，或者“Device Manager”（設備管理器）指示錯誤，則驅動程序可能有問題。請復制以下鏈接到瀏覽器中打開，進入瑞薩知識庫網頁中了解有關此主題的最新支持條目以解決此問題：

https://en-support.renesas.com/knowledgeBase/18959077

在已建立連接并運行Tera Term的情況下，多次按下S1，應該可以看到用戶LED（紅色）切換狀態，其輸出到終端的狀態如圖5-8所示。

圖5-8：在傳輸運行的情況下，每次按下S1時，終端程序都會顯示用戶LED（紅色）的狀態

您已成功完成本練習！也完成了CPK-RA6M4評估板的入門操作！

本章要點

使用FSP配置器和USB中間件便于增加對USB端口的支持。

要進行USB傳輸，必須具有USB描述符文件。

審核編輯：湯梓紅