【瑞萨RA4系列开发板体验】第三章 LED流水灯多样展示

本帖最后由 h1654155283.0188 于 2022-12-2 13:20 编辑

第三章 LED流水灯多样展示
   本章节主要体验的是时钟配置、GPIO的输出功能，及通用定时器的基本基本定时功能，用阻塞式及非阻塞式两种方式实现流水灯。
一、了解一下FSP
   FSP 全称为“Flexible Software Package”，中文译为“灵活配置软件包”，FSP 旨在以较低的内存占用量提供快速高效的驱动程序和协议栈，FSP 集成了中间件协议栈、独立于RTOS 的硬件抽象层（HAL）驱动程序，以及最基础的板级支持包（BSP）驱动程序，有层次划分分明的软件结构。
二、时钟配置
   系统中的每一个外围设备都需要不同的工作频率，因此需要配置不同的时钟频率，来满足不同模块的需求，开发板是有24Mhz的外部高速时钟的，所以我们选择时钟来源Main Clock Oscillator (MOSC)，这个开发板最大的时钟是100MHz，经验设置96MHz比较好。
   这里有几个注意事项：
         要注意各个环节的输出频率，例如PLL的输出为100MHz~200MHz；
         时钟频率设置限制: ICLK ≥ PCLKA ≥ PCLKB, PCLKD ≥ PCLKA ≥ PCLKB,ICLK ≥ FCLK
三、GPIO输出体验
1、了解硬件设计
   RA-Eco-RA4M2开发板LED 威廉希尔官方网站图如图所示，图中RA4M2 芯片的P4015、P404、P405 引脚分别连接到LED1、LED2、LED3 这三个LED 灯后通过一个4.7 KΩ 的限流电阻连接地，只要开发板对应IO口高电平就会亮。

2、软件工程设计
   在上一章建立的工程的基础上，打开FSP配置界面。在FSP 配置界面里面点开“Pins”-> “Ports”-> “P4”-> “P415”，然后将连接到LED 灯的IO引脚的“Mode”属性配置为“Output mode (Initial Low)”，表示该引脚默认输出低电平，其他的属性默认即可，其他的LED 引脚“P404”、“P405”也是按照这样子配置，其实通过上一章的建立工程，这些配置已经基本完成了，然后进行第六步生成代码。可以通过按下快捷键“Ctrl + S”保存。

   Pin Configuration 页面的IOPORT 属性介绍：

IOPORT 属性	描述
Mode	IO 引脚的工作模式，包括输入模式和输出模式（可配置为默认输出高/低电平）。
Pull up	IO 引脚是否上拉。
Drive Capacity	IO 引脚的驱动能力。
Output type	IO 引脚的输出类型。可以选CMOS 推挽输出或开漏输出。

3、工程函数编写
可以看到，工程目录下的“pin_data.c”源文件，就会看到g_bsp_pin_cfg_data 数组中已经加入了LED 引脚的配置数据。创建的工程是没有使用RTOS 的，所以C 语言程序的入口函数main 函数调用了hal_entry 函数，用户程序从hal_entry 函数开始执行，也是在hal_entry 函数里面编写我们的代码。
实现LED 灯的循环点亮，其思路非常地简单：首先初始化配置LED 引脚，LED1-LED2-LED3如此反复循环，间隔1s，这里主要用到的函数在“bsp_io.h”中，通过“R_BSP_PinWrite (bsp_io_port_pin_t pin, bsp_io_level_t level)”写引脚状态，软件延时函数使用“R_BSP_SoftwareDelay (uint32_t delay, bsp_delay_units_t units)”，在“bsp_delay.c”中。

///************************************宏定义************************************/
#define LED1_on R_BSP_PinWrite (BSP_IO_PORT_04_PIN_15, BSP_IO_LEVEL_HIGH)
#define LED1_off R_BSP_PinWrite (BSP_IO_PORT_04_PIN_15, BSP_IO_LEVEL_LOW)
#define LED2_on R_BSP_PinWrite (BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_HIGH)
#define LED2_off R_BSP_PinWrite (BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_LOW)
#define LED3_on R_BSP_PinWrite (BSP_IO_PORT_04_PIN_05, BSP_IO_LEVEL_HIGH)
#define LED3_off R_BSP_PinWrite (BSP_IO_PORT_04_PIN_05, BSP_IO_LEVEL_LOW)
/***********************************变量声明***********************************/
/***********************************函数声明***********************************/
void LED_init(void);
void App_LED(void);
//******************************************************************************
// 函数名称 : LED_init
// 函数描述 : LED初始状态设定
// 输入参数 :
// 参数描述 : 无
// 输出参数 : 无
// 返回值 : 无
//******************************************************************************
void LED_init(void)
{
LED1_off;
LED2_off;
LED3_off;
}
//******************************************************************************
// 函数名称 : App_LED
// 函数描述 : LED操作显示，目前为循环显示
// 输入参数 :
// 参数描述 : 无
// 输出参数 : 无
// 返回值 : 无
//******************************************************************************
void App_LED(void)
{
R_BSP_PinAccessEnable();
LED_init();
LED1_on;
R_BSP_SoftwareDelay (1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);
LED1_off;
LED2_on;
R_BSP_SoftwareDelay (1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);
LED2_off;
LED3_on;
R_BSP_SoftwareDelay (1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);
R_BSP_PinAccessDisable();
}

   这里需要注意一下R_BSP_PinAccessEnable();在进行IO口操作一定要启用对PFS寄存器的访问，已经实验不开启对IO口的操作是失败的。
   将程序编译并下载到开发板之后，可以观察到开发板上面3 个LED 灯间隔1s依次循环点亮。
四、定时器的定时功能
   本步骤主要是通过定时器的定时功能实现非阻塞式LED流水灯。
   在FSP 配置界面里面点开“Stacks→New Stack→Timers→Timer”，如下图：

   定时器的配置如下：

   定时机器配置这里，我们首先了解一下，本次是想实现非阻塞式的定时功能，就是一个基本定时功能，为了后边也可以使用这个定时，初步设定为10ms基本定时，频率=1s/10ms=系统时钟/period，可以得出period=960000.
   其实定时器的配置有多种方式，可以直接选择其他单位，例如计数单位为Milliseconds，period可以直接配置对应的10.
   通常意义上的中断就是这里面的Callback（回调函数），发生中断后就会执行timer0_Callback函数中的内容，这里需要注意一下，一定要设置中断优先级（Priority），未设置的话FSP会显示红色。之后“Ctrl + S”保存再加上“Generate”。
   这里需要注意一下，生成的代码指示初始化部分，需要写入启动和回调函数，才能真正的开启定时器功能。

typedef struct
{
uint8_t Mode_Dis; //LED显示模式
uint8_t Mode_OidDis; //LED上一次显示模式
uint8_t PWMcnt; //LED控制模式
uint8_t state; //LED过程
uint8_t UpFlag; //更新标志
uint8_t Upcnt; //更新计时计数
}LED_states;
LED_states LED;
//******************************************************************************
// 函数名称 : App_LED
// 函数描述 : LED模式操作
// 输入参数 :
// 参数描述 : 无
// 输出参数 : 无
// 返回值 : 无
//******************************************************************************
void App_LED(void)
{
// const bsp_delay_units_t bsp_delay_units = BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS;
// const uint32_t freq_in_hz = 2;
// const uint32_t delay = bsp_delay_units / freq_in_hz;
if(LED.UpFlag == 1)
{
R_BSP_PinAccessEnable();
LED_init();
switch(LED.state)
{
case 0:
LED1_on;
break;
case 1:
LED2_on;
break;
case 2:
LED3_on;
break;
default:
break;
}
R_BSP_PinAccessDisable();
LED.UpFlag = 0;
}
}

在这里创建一个结构体用于LED相关状态的指示，同时修改LED的流水灯程序（经过功能的增加，这块还会变动）。

void timer0_callback(timer_callback_args_t *p_args)
{
/* TODO: add your own code here */
if (TIMER_EVENT_CYCLE_END == p_args->event)
{
if(LED.UpFlag == 0)
{
LED.Upcnt++;
if(LED.Upcnt%100 == 0)
{
LED.state++;
LED.state %= 3;
LED.Upcnt = 0;
LED.UpFlag = 1;
}
}
}
}
//******************************************************************************
//* 函数名称 : Tmr0_GPT_init
//* 函数描述 : 开启定时器
//* 输入参数 :
//* 参数描述 :
//* 输出参数 : 无
//* 返回值 : 无
//******************************************************************************
void Tmr0_GPT_init(void)
{
fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
/* Initializes the module. */
err = R_GPT_Open(&g_timer0_ctrl, &g_timer0_cfg);
/* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
assert(FSP_SUCCESS == err);
/* Start the timer. */
(void) R_GPT_Start(&g_timer0_ctrl);
}

   注意在 "hal_data.h"虽然定义了设置的回调函数，但是还是需要在 "hal_entry.c"中重新定义timer0_callback(timer_callback_args_t *p_args)，生成的代码中并没有能直接编码的地方。
   效果和阻塞式流水灯一样。
总结：
   FSP的可视化代码工具还是很方便的，不过网上的教程还是不多的，有一些方面还是需要多加注意，例如定时器的回调并没有直接生成，只是定义了一个，I/O的写操作之前还需要启用对PFS寄存器的访问，等等。这些小方面如果没有对应的教程很容易忽略，所以还是希望官方能多出一点系统的教程。
   本人使用的IAR搭配FSP进行的编程，对于自己新建的文件需要通过FSP“Generate”后才能自动获取，自行添加是不成功的。
   在IAR中，“Program Entry”下添加文件夹也是失败，可以见的FSP对生成工程的结构控制非常严格，灵活度不够。

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