基于RT-Thread的EK-RA2E2 设备驱动移植与应用 | 技术集结

目录

 

 

前言

 

环境配置

 

Hello RT-Thread

 

GPIO输入与中断

 

I2C主机驱动

 

SPI主机驱动

 

ADC设备驱动

 

PWM设备驱动

 

Flash设备驱动

 

WDT设备驱动

1 前言

本文说明如何在 RT-Thread 下配置与使用 EK-RA2E2 的板载外设的BSP驱动

BSP已被提交PR：https://github.com/RT-Thread/rt-thread/pull/10695

2 环境配置

整个移植过程会用到的几个工具版本如下，建议使用相同版本，较低版本会出现兼容性问题。

Env 工具版本 ：V2.0.0

Arm GNU Toolchain: 13.2

JLink 版本 ：V7.7.0

FSP 版本 ：V6.0.0

Renesas 的芯片驱动源码是通过软件工具配置生成的，整个板子的移植过程都会使用到RASC这个软件工具。

下载链接: https://github.com/renesas/fsp/releases

注意：

如果要在 MDK 上使用FSP，请参照 rt-thread 的 RA系列BSP制作过程.md的如何在 MDK 中打开 FSP，绑定第三方工具RASC。

此次移植过程，笔者主要是以 linux 下的 GNU 环境进行移植，环境配置过程不再赘述。

3 Hello RT-Thread   

EK-RA2E2 的基础例程默认支持MSH，编译基础例程并烧录成功后，可通过串口工具进行交互，同时能观察到LED3红灯以 1Hz 的频率闪烁。

SCI_UART 使用到的引脚分别是：

TX 为 P101

RX 为 P100

LED3 使用的引脚为：

P015

本次移植也支持了一键 nano ，因为该板子的MCU内存空间有限，如果想节省空间，可以考虑选择 nano。

nano 默认启用了MSH，与标准版的基础例程一致。

4 GPIO输入与中断

外部中断作为一种外设资源，需要开发者通过 ICU (interrupt control unit) 进行管理 。

下面以 EK-RA2E2 的按键SW2为例子，介绍如何配置一个外部中断。

打开RASC，RASC会通过文件configuration.xml 加载板子的配置。

进入Pins页面，找到Interrupt:IC

使能ICU，SW2 连接的引脚为 P205，所以这里 选择 IRQ1。

进入Stacks页面，通过New Stack中的INPUT 找到External IRQ (r_icu)。笔者配置了上升沿，并开启了数字滤波，中断回调函数需要写入irq_callback以支持drv_gpio.c的中断回调功能。

开发者通过使用rt_pin_attach_irq和rt_pin_irq_enable 实现中断注册和中断使能。

注意：

通过原理图和板子可以得知，标签E32表示按键和 P205 是开路状态。开发者使用按键时，需要通过电阻或锡将两个焊盘连接。

5 I2C主机驱动

EK-RA2E2 有一个 I3C 外设，兼容 I2C

笔者采样OLED模块SSD1360作为从设备，下面介绍如何使用 I2C 驱动。

打开RASC，点击进入到Pins页面，找到 Conectivity:I3C
 

SCL : P400

SDA: P401
 

进入Stacks页面，通过New Stack中的Conectivity找到I2C Master(r_iic_b_master)。中断回调函数修改为i2c_master_callback以支持drv_i2c.c的异步事件功能，数据传输后驱动层会通过rt_event_recv来确认传输是否成功完成。

scons --menuconfig启用 Hardware Drivers Config —> On-Chip Peripheral Drivers —> Enable hardware I2C Bus —> Enable hardware I2C0 Bus

编写应用程序进行读写功能验证

注意：

EK-RA2E2 的 I3C 引脚，SCL 和 SDA 没有挂上拉电阻。如果开发者在两脚悬空状态下使用 I2C，传输函数会返回错误。所以要么和笔者一样，选取的从设备模块自带上拉；要么先给板子提供上拉，再将从设备挂到总线上。

6 SPI主机驱动

EK-RA2E2有一个 SPI 外设，下面介绍如何使用 SPI 驱动。

注意：

由于SCI_UART使用了引脚 P101 和 P100 ，两个外设引脚冲突，所以开发者在使用 SPI 时需要将 SCI_UART 的引脚迁移到别的可用引脚上去。

打开RASC，进入Pins页面，找到 Conectivity:SPI。

进入Stacks页面，通过New Stack中的Conectivity找到SPI (r_spi)。中断回调函数修改为spi0_callback以支持drv_spi.c的异步事件功能。RASC 会提示要求开发者配置中断优先级，配置完中断优先级后请将DTC删掉，保持与图中一致。

scons --menuconfig启用 Hardware Drivers Config —> On-Chip Peripheral Drivers —> Enable hardware SPI Bus —> Enable hardware SPI0 Bus

编写应用程序进行读写功能验证
 

注意：

笔者这里展示的 MISO 均为 0xFF，这是因为MISO引脚处于悬空状态。笔者已经验证过引脚功能是有效的，开发者在验证的时候将其与MOSI短接，利用日志打印即可。

7 ADC设备驱动

ADC 特性：

12-bit A/D Converter，至多8个模拟输入采样通道

采样通道并不连续，支持 5、6、9、10、19、20、21、22

笔者使用了烟雾传感器，以 Channel9 为例，下面介绍如何进行 ADC 采样 。

打开RASC，进入Pins页面，找到Analog:ADC 。启用 Channel5 、Channel6 、Channel9。

进入Stacks页面，通过New Stack中的Analog 找到ADC (r_adc)。配置为 continuous scan 模式，并勾选上需要采样的通道。
 

scons --menuconfig启用 Hardware Drivers Config —> On-Chip Peripheral Drivers —> Enable ADC —> Enable ADC0
 

由于参考电压是 3.3V，所以是乘以 3300。此外，若配置的采样通道为21，则rt_adc_read的第二个参数应为21。 
 

8 PWM设备驱动

GPT （General PWM Timer）特性：

一个 16-bit 6通道 的定时器

编号从 GPT4 到 GPT9，每个 GPT 可以控制两个引脚输出

在drv_pwm.c中，GPT 的每个通道都是一个设备实例。例如，使用 GPT4 和 GPT5，就需要创建两个 PWM 设备。

以 GPT4 为例，下面介绍如何通过 GPT 产生 PWM 。

打开RASC，进入Pins页面，找到Timers:GPT。配置两个引脚一起工作。

进入Stacks页面，通过New Stack中的 Timer 找到Timer, General PWM(r_gpt)。修改 timer4 和 channel4，然后启用Pin Output Support，最后使能两个引脚输出。

scons --menuconfig启用 Hardware Drivers Config —> On-Chip Peripheral Drivers —> Enable PWM —> Enable GPT4

编写应用程序验证 PWM 功能
 

9 Flash设备驱动

EK-RA2E2 能提供至多 64KB 的 Code Flash 内存 和 2KB Data Flash 内存，但实际在使用 Code Flash 的时候达不到这个理论值。

从文档《RA2E2-Group-Hardware》的Option-Setting Memory一节可知

0x00000400 到0x0000043B 被分配给了OFS1，OFS2 和 Security MPU

Code Flash从0x00000440 开始，到 0x00010000 结束

Data Flash从0x40100000 开始，到 0x40100800 结束

本次移植笔者支持了 Code Flash 的读写操作，下面笔者将通过 fal 抽象层演示 EK-RA2E2 的 flash 设备驱动。

打开RASC，进入Stacks页面，通过New Stack 中的Storage 找到flash (r_flash_lp) ，使能Code Flash

中断函数名需要填写flash_callback，这个函数没有实际意义。因为在驱动层操作 flash 的过程中，都会暂时的禁止中断。

scons --menuconfig启用 Hardware Drivers Config —> On-Chip Peripheral Drivers —> Enable Onchip FLASH

drv_flash.c中实现的函数允许开发者直接调用，也可以通过 fal 抽象层进行分区管理。

从 app 起始地址读取 16 字节，并与编译出的hex文件进行比较
 

从 app 起始地址偏移 0xF000 字节，进行 16 字节读写验证
 

10 WDT设备驱动

启用驱动的步骤与前面如出一辙，不再赘述。

因为驱动的配置都是围绕着时钟频率和计数次数，而不能直观知道多久不喂狗会造成复位，所以这里笔者重点解释如何计算 WDT 的超时时间。

WDT特性：

14-bit 的向下计数计时器

由 PCLKB 提供时钟

计数溢出时会产生 NMI （不可屏蔽中断），并造成系统复位

计算 WDT 超时时间：

PCLKB 可以在RASC的 clock页面 查到，默认为 24 MHz

时钟分频默认 8192，即工作频率为 PCLKB/8192

timeout 为 16384 cycles，即计数 16384 次后会造成复位

WDT 的工作频率为f =24 MHz/8192 ≈ 2929.6875 KHz

计数一次要花的时间为t = 1 / f = 1 / 2929.6875 ≈ 341.333 us

超时时间为T = 341.333 us * 16384 cycles ≈ 5.5 s