瑞萨RA产品家族初学者指南-第10章（1）-电子发烧友网

《瑞萨RA产品家族初学者指南》系列文章已收录成合集，欢迎点击上方查看合集并订阅！

10. 使用“灵活配置软件包”通过

USB 端口发送数据

您将在本章中学到以下内容：

如何使用RA产品家族微控制器的“灵活配置软件包”的中间件来设置USB传输。
如何在主机工作站上接收MCU发送的数据。

在本部分，我们将使用瑞萨RA产品家族微控制器的“灵活配置软件包”（FSP）的USB中间件，在每次按下用户按钮S1时，将LED2的当前状态作为文本字符串通过USB端口发送到Windows工作站。与第9章不同的是，我们在此实验中不使用实时操作系统和信号量，而使用全局变量来指示按钮开关已激活和绿色LED2的状态已更改。

LED状态（ON或OFF）更新、USB端口的写操作，以及保存按钮按下时的信息的全局变量更新将在IRQ10的回调例程中完成。端口的写操作将触发USB传输，将LED的相关信息发送给主机。返回到hal_entry()函数内部的无限循环后，将处理USB事件，并通过将全局变量设置为“false”和将下一个字符串及下一个LED电平分配给各自的变量来准备LED状态的下次更新。图10-1详细描绘了该程序的流程和中断回调函数的流程。

该端口的大部分设置将在FSP配置器的图形界面中完成，应用程序程序员只需完成极少的编程工作。在执行该练习中的编程任务时，可再次体验到FSP给用户提供的便利，即便在构建如USB之类的复杂通信系统时也非常方便。

图10-1：本章练习的流程图

本章目录

使用FSP配置器设置USB端口
创建代码
在主机端设置接收器

10.1 使用FSP配置器设置USB端口

如果在完成上次练习后已关闭e² studio，请再次打开并创建一个新项目。到目前为止您应该已经掌握了RA的相关知识，这里将不再赘述每个步骤，因为大部分需要执行的任务在之前的实验中已经做过介绍。将新项目命名为MyUSBProject，在进入“Device and Tools Selection”（器件和工具选择）屏幕后，选择EK-RA6M4作为电路板，我们将再次使用该评估板进行实验。在“Project Type Selection”（项目类型选择）页面，确保“Flat (Non-TrustZone) Project”（简单（非TrustZone）项目）处于启用状态，并确保“RTOS Selection”（RTOS选择）下的“No RTOS”（无RTOS）条目已激活。最后，在“Project Template Selection”（项目模板选择）页面上选择“Bare Metal – Minimal”（裸机 – 最小化），然后单击“Finish”（完成）。

在项目配置器已创建项目并显示FSP配置器后，直接转到“Stacks”（堆）选项卡。首先，我们需要添加用于连接到用户按钮S1的外部中断的模块。在“HAL/Common Stacks”（HAL/通用堆栈）窗格上，单击“New Stack”（新堆），然后选择“Driver→Input →External IRQ Driver on r_icu”（驱动程序 → 输入 → r_icu 上的外部IRQ驱动程序）。

图10-2：首先添加S1中断的驱动程序

在“Properties”（属性）视图中，将中断的“Name”（名称）修改为g_external_irq10，将它的“Channel”（通道）修改为10，以作为中断使用的通道。启用“Digital Filtering”（数字滤波）并将“Trigger”（触发器）设置为“Falling”（下降）。这有助于消除开关的抖动。最后，需要提供用于该中断的回调函数的名称：将其命名为external_irq10_callback，并将“Priority”（优先级）改为14，因为我们要确保USB中断的优先级高于按钮（参见图10-3）。

图10-3：以上是IRQ10的必要设置

接下来，将USB外设通信设备类（PCDC）的中间件添加到系统中：创建新堆栈，并选择“Middleware→USB→USB PCDC driver on r_usb_pcdc”（中间件→USB→ r_usb_pcdc上的USB PCDC驱动程序）（参见图10-4）。

图10-4：需要将USB外设通信设备类驱动程序的中间件添加到系统中

此操作将四个模块添加到项目中：用于全速USB端口的实际PCDC驱动程序（用于实现应用程序级USB PCDC接口），以及r_usb_basic上的基本USB驱动程序。堆中还显示两个具有粉红色横条的模块。这些模块用于添加可选的直接内存访问控制器（DMAC）驱动程序，以传输或接收数据。我们将使用USB写入API函数直接发送状态消息，因此无需添加它们。关于模块的其他色彩色条的含义，只需记住以下规则：灰色标记仅可由一个其他模块实例引用的模块实例，蓝色标记可由多个其他模块实例（甚至跨多个堆）引用的通用模块实例。通过彩色条中的小三角形，可以展开或折叠模块树。

将USB端口作为PCDC设备来实现，可以将USB端口用作虚拟COM端口，从而简化主机端的接收器设置，因为在注册到Windows后，便可通过终端应用程序进行数据通信。这就是我们与评估板进行对话的方式。

添加所有堆栈后，“Stacks”（堆）窗格的外观如图10-5所示：

图10-5：添加USB驱动程序后“堆”窗格的外观

只需要对基本USB驱动程序的“Properties”（属性）做出两处更改。突出显示“g_basic0USBDriver on r_usb_basic”（r_usb_basic上的g_basic0 USB驱动程序）模块，并在“Properties”（属性）视图的“Common”（通用）下，将“Continuous Transfer Mode”（连续传输模式）从“Disabled”（已禁用）切换为“Enabled”（已启用），将“DMA Support”（DMA支持）从“Enabled”（已启用）切换为“Disabled”（已禁用）。记录“g_basic0USBDriver on r_usb_basic”（r_usb_basic上的g_basic0 USB驱动程序）部分的“USB Descriptor”（USB描述符）的名称：g_usb_descriptor。稍后将创建一个具有该名称的结构，以描述系统USB的功能，因此应记住这个名称。图10-6显示了修改后模块的属性。

图10-6：进行必要更改后的连续传输设置。记录“USB Descriptor”（USB描述符）的名称

图10-7显示了在完成所有更改后“Stacks”（堆）选项卡的外观：

图10-7：完成所有增加内容和修改后，“Stacks”（堆）选项卡的外观

在“Stacks”（堆）选项卡中完成所有设置后，现在需要设置USB端口的正确操作模式。为此，请切换到“Pins”（引脚）选项卡，在“Pin Selection”（引脚选择）窗格中，首先展开“Peripherals”（外设）下拉列表，然后展开“Connectivity: USB”（连接：USB）列表。在“Pin Configuration”（引脚配置）窗格中，将“Operation Mode”（操作模式）从“Custom”（自定义）修改为“Device”（器件），作为要使用的模式。注意，输入/输出引脚分配将相应改变。

图10-8：USB端口将使用器件模式，请进行相应更改

现在还差一步就完成了端口的设置。最后一步是启用“USB clock (UCLK)”（USB时钟 (UCLK)），用作全速（FS）USB模块的工作时钟，并将其设置为所需的48 MHz频率。为此，激活“Clocks”（时钟）选项卡，可通过该选项卡配置时钟生成电路。首先启用USB时钟，方法为：将靠近窗格底部的UCLK从“Disabled”（已禁用）更改为“Enabled”（已启用），并选择PLL2作为源。接下来，启用PLL2，它是USB模块的专用PLL，并选择高速片上振荡器（HOCO）作为源。请注意，此时给定的UCLK频率为40 MHz，并以红色突出显示，因为USB要求的频率为48 MHz。将PLL2的乘数值更改为24，以便将PLL2的频率更改为240 MHz。再使UCLK的除数5，此时UCLK的频率已正确设置为48 MHz。这里，采用Arm Cortex-M33内核的RA MCU系列凸显了巨大的优势：微控制器上还有第二个PLL，可以将USB的时钟频率设置为48 MHz，同时以最高速度200MHz运行MCU。