瑞萨RA产品家族初学者指南-第10章（1）
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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。
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。
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。
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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10. 使用“灵活配置软件包”通过
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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
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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
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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。
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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：
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。
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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。
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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。
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