瑞萨RA产品家族初学者指南-第10章(1)

描述

 

 

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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。

 

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图10-1:本章练习的流程图

 

本章目录

  1. 使用FSP配置器设置USB端口

  2. 创建代码

  3. 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)。

 

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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)。

 

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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)。

 

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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:

 

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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。

 

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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:

 

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图10-7:完成所有增加内容和修改后,“Stacks”(堆)选项卡的外观

 

“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。

 

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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“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。

 

最后,将标准PLL的源从XTAL更改为HOCO。如果不确定要更改哪些字段,请参见图10-9。

 

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图10-9:USB FS需要使用48 MHz的时钟,因此需要相应地更改时钟生成电路。必要的更改已突出显示

 

至此,已经完成了必须在FSP配置器中进行的设置。保存配置,然后单击屏幕右上角的“Generate Project Content”(生成项目内容)按钮,以提取文件并创建所需的设置。最后一步,再次切换到C/C++透视图。

 


原文标题:瑞萨RA产品家族初学者指南-第10章(1)

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