【瑞萨RA4系列开发板体验】增强开发板的互动能力，学习板载按键使用方法（第三帖—上篇）

本帖最后由 jf_37047872 于 2022-12-17 20:00 编辑

概述
      本篇将围绕RA4M2开发板提供的两类板载按键功能，介绍可以在这款开发板运行的程序编写方法，让大家能够独立写出一个真正属于自己的程序。

【第一部分】实体按键的使用方法
      1、基本原理
      对于MCU而言，想要驱动任何外部设备，必需先了解两者的物理威廉希尔官方网站连接方式，因此我们找到开发板上对应实体按键的部分。

      通过原理图我们可以了解到，按键SW1和SW2分别与MCU的P005和P006两个引脚相连。按键未按下时，由于通过10K电阻连接到了3.3V，此时两个引脚的电压为高电平状态（可以理解成输入为1）；当按键按下后，由于按键的1脚与4脚相连（4脚接地），因此两个引脚的电压为低电平状态（可以理解成输入为0）。这样，MCU通过检测两个引脚的状态，即可知道某一时刻，按键是否被按下，这就是按键的基本原理。
      2、RASC配置
      本次任务我们依旧采用RASC+KEIL的方式来实现。上一篇中，为了让大家尽快体验“点灯”的效果，只是简要提及了RASC的一些配置过程。为了让大家更深入地了解和掌握RASC的基本配置方法，这一篇中我会详细讲解RASC的基本配置方法和主要配置内容。
      配置向导部分就不再赘述了，如果还有不会操作的可以翻看前一篇帖子，本次就从这个界面开始讲起。

      在这个界面中，需要配置的主要包括BSP（已在向导中配置）、CLOCKS（时钟）、PINS（引脚）、INTERRUPTS（中断）、EVENT LINKS（事件关联）、STACKS（功能栈）、COMPONENTS（部件）等。

      （1）首先要配置的是CLOCKS（时钟）选项卡。

      时钟好比是MCU的心脏，从指令运行到外设动作都离不开时钟提供“节奏”信号。具体内容我们可以参考数据手册中关于时钟部分的描述，但最主要的还是要看懂时钟树！

      上图左侧是关于各种时钟源的描述，所谓时钟源简单理解就是时钟信号的来源，包括芯片内部提供的高速（16/18/20MHz）、中速（8MHz）和低速（32.768KHz）时钟信号，以及外部高速时钟源（8-24MHz）和外部低速时钟源（32.768KHz），当然还包括经过PLL1（100-200MHz）和PLL2（120-240MHz）两种锁相环倍频后产生的时钟信号。
      右侧主要是关于各种时钟信号的“使用者”，主要包括MCU内核、存储、片上外设以及接口时钟等。当我们在这里找到项目涉及的相关设备后，即可沿着箭头（逆向）回溯时钟信号源，中间涉及的各类寄存器就是我们要配置修改的地方了。（本例中我们保持默认配置即可）
      外部时钟源一般由外接晶振提供，在这款开发板上，外接了两种频率的晶振，本篇中使用的是高速的24MHz频率的晶振。

      开发板上在这里。

      （2）接下来配置的是PINS（引脚）选项卡

      通过原理图我们了解到，与按键SW1和SW2连接的是MCU的P005和P006两个引脚，于是我们将这两个引脚配置为输入模式；由于已经连接了外部上拉威廉希尔官方网站，因此无需设置内部上拉；中断向量分别设置为IRQ10和IRQ11。（上一篇关于LED1、LED2和LED3引脚设置保持不变）

      （3）下面我们配置STACKS（功能栈）选项卡
      在这里，我们主要配置中断功能，切换至Stacks选显卡，点击“New Stack”，选择“Input”→“External IRQ（r_icu）”

      选中刚才新建的STACK，在下方属性（Properties）选项卡中，按照下图设置

      如果Pins部分的设置中，默认为空，则可以在Pins选项卡中的Pin Number子选项卡内，按下图修改

      最终的效果应该是这样的

      （4）点击Generate Project Content，生成项目代码

      3、代码编写
      虽然绝大部分代码，RASC都已经为你自动生成好了，但对于应用逻辑部分，还是得根据你自己的设计编写一些代码的。
      （1）代码框架
      在正式编写代码前，我们需要先简单了解下RA代码的整体框架。

      “Renesas RA Smart Configurator:Common Sources”目录中有一个文件：hal_entry.c，这是保存用户代码的文件，只有在这个文件中的内容，在重新生成代码框架后才不会被覆盖掉。
“Flex Software”目录：这里保存的是各类外部设备的底层驱动，我们可以通过修改这里的某个文件，改变对应外部设备的相关配置。
      （2）设计目标

按下SW1按键，点亮LED1
按下SW2按键，熄灭LED1

（3）代码设计
首先，我们需要在主函数hal_entry()中增加一些关于LED状态和外部中断初始化的代码（重点关注附带中文注释的代码）

void hal_entry (void)
{
#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
/* Enter non-secure code */
R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
/*设置LED01引脚P415为低电平（LED关闭）*/
R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_15, BSP_IO_LEVEL_LOW);
/* Protect PFS registers */
R_BSP_PinAccessDisable();
/* 配置按键01和按键02的GPIO引脚中断 */
fsp_err_t err01 = R_ICU_ExternalIrqOpen(&g_external_irq10_ctrl, &g_external_irq10_cfg);
fsp_err_t err02 = R_ICU_ExternalIrqOpen(&g_external_irq11_ctrl, &g_external_irq11_cfg);
assert(FSP_SUCCESS == (err01 || err02));
/* 使能按键01和按键02的GPIO引脚中断 */
err01 = R_ICU_ExternalIrqEnable(&g_external_irq10_ctrl);
err02 = R_ICU_ExternalIrqEnable(&g_external_irq11_ctrl);
assert(FSP_SUCCESS == (err01 || err02));
while (1);
}

其次，我们需要增加两个中断回调函数（还记得我们在RASC的功能栈配置环节为两个按键引脚设置的中断回调函数名称吗？），并在回调函数中分别添加LED01开启和LED01关闭的代码

/* 按键01引脚中断函数 */
void ICU_Key01_Callback (external_irq_callback_args_t * p_args)
{
(void) p_args;
/* 设置LED01引脚P415状态为高电平（LED点亮）*/
R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_15, BSP_IO_LEVEL_HIGH);
}
/* 按键02引脚中断函数 */
void ICU_Key02_Callback (external_irq_callback_args_t * p_args)
{
(void) p_args;
/* 设置LED01引脚P415状态为低电平（LED关闭）*/
R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_15, BSP_IO_LEVEL_LOW);
}

   好了，我们代码编写的任务就这样愉快的完成了~！有些熟悉STM32开发的小伙伴可能会有点疑问：怎么在C文件中定义了函数体，没有在头文件中声明就能编译执行？这就是RA代码框架给我们提供的便利性。还记得之前我们通过图形化的配置工具RASC已经配置了LED和按键的相关引脚和中断参数了吗？RA代码框架已经为我们在其BSP和HAL层分别添加了相关的宏、变量、函数、及结构体等内容，这样可以极大简化应用开发的工作量，为实现基于RA产品体系的快速开发提供支撑；当然，前提是你必须对RA代码整体框架体系非常熟悉！
      4、烧录运行
      烧录代码的步骤，已经在上一篇中介绍过了，在此就不再赘述。同样，最后放出运行的实际效果视频，供大家参考体验。