GPIO輸出——使用FSP庫點(diǎn)亮LED燈

關(guān)于 IOPORT 的詳細(xì)分析，我們不再贅述，請(qǐng)讀者參考前面“第一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用寄存器點(diǎn)亮LED燈”章節(jié)。

11.1. 硬件設(shè)計(jì)

野火啟明6M5開發(fā)板的 LED 電路圖如圖所示。 圖中 RA6M5 芯片的 P400、P403、P404 引腳分別通過一個(gè) 2.2 KΩ 的限流電阻連接到 LED1、LED2、LED3 這三個(gè) LED 燈的陰極，LED 燈的陽極連接到 3.3V 電源。 而 LED4 是電源指示燈，只要開發(fā)板通電就會(huì)亮。

11.2. 軟件設(shè)計(jì)

11.2.1. 新建工程

對(duì)于 e2 studio 開發(fā)環(huán)境：拷貝一份我們之前的 e2s 工程模板 “05_Template” ， 然后將工程文件夾重命名為 “11_GPIO_LED” ，最后再將它導(dǎo)入到我們的 e2 studio 工作空間中。

對(duì)于 Keil 開發(fā)環(huán)境：拷貝一份我們之前的 Keil 工程模板 “06_Template” ， 然后將工程文件夾重命名為 “11_GPIO_LED” ，并進(jìn)入該文件夾里面雙擊 Keil 工程文件，打開該工程。

工程新建好之后，在工程根目錄的 “src” 文件夾下面新建 “l(fā)ed” 文件夾， 再進(jìn)入 “l(fā)ed” 文件夾里面新建 led 驅(qū)動(dòng)的源文件和頭文件：“bsp_led.c” 和 “bsp_led.h”。 工程文件結(jié)構(gòu)如下。

文件結(jié)構(gòu)

11_GPIO_LED
├─ ......
└─ src
   ├─ led
   │  ├─ bsp_led.c
   │  └─ bsp_led.h
   └─ hal_entry.c

警告

注意：對(duì)于使用 Keil 開發(fā)環(huán)境的用戶，將代碼文件放到 “src” 文件夾下之后， Keil 軟件并不會(huì)自動(dòng)將它們加入到工程，這時(shí)候需要打開 RASC FSP 配置界面， 點(diǎn)擊一次單擊右上角的 “Generate Project Content” 按鈕，從而 “src” 文件夾下的代碼文件就會(huì)被自動(dòng)加進(jìn)工程中。 接著關(guān)閉 FSP 配置界面返回到 Keil，然后進(jìn)行一次編譯會(huì)彈出一個(gè)提示框提示工程結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，點(diǎn)擊確定即可。 對(duì)于使用 e2 studio 的用戶則不需如此。

11.2.2. FSP配置

首先打開 “11_GPIO_LED” 項(xiàng)目的 FSP 配置界面，接下來我們要在這個(gè)界面里配置芯片的引腳。

在 FSP 配置界面里面點(diǎn)開 “Pins” -> “Ports” -> “P4” -> “P400” ， 然后將連接到LED燈的 IO 引腳的 “Mode” 屬性配置為 “Output mode (Initial High)” ， 表示該引腳默認(rèn)輸出高電平，其他的屬性默認(rèn)即可。 其他的LED引腳 “P403” 、“P404” 也是按照這樣子配置。

Pin Configuration 頁面的 IOPORT 屬性介紹：

IOPORT 屬性介紹 [](https://doc.embedfire.com/mcu/renesas/fsp_ra/zh/latest/doc/chapter11/chapter11.html#id10 "永久鏈接至表格")| IOPORT 屬性 | 描述 |
| - | - |
| ---------------------------------------------------------------------------------------------- |

三個(gè) LED 引腳都配置完成之后的配置界面如圖所示。

配置完成之后按下快捷鍵 “Ctrl + S” 保存，最后點(diǎn)右上角的 “Generate Project Content” 圖標(biāo)， 讓軟件根據(jù)我們的設(shè)置自動(dòng)生成配置代碼即可。

對(duì)于 Keil 這邊 RASC 的 FSP 配置也是一樣的，需要先通過 RASC 軟件打開 Keil 工程相關(guān)的 FSP 配置界面。 具體的方法在前面的章節(jié)已經(jīng)詳述過了，這里不再重復(fù)說明。

如果從左側(cè)“項(xiàng)目資源管理器”打開工程目錄下的 “ra_gen/pin_data.c” 源文件， 就會(huì)看到 g_bsp_pin_cfg_data 數(shù)組中已經(jīng)加入了LED引腳的配置數(shù)據(jù)。 在 IOPORT 初始化的時(shí)候，它們會(huì)被用來初始化引腳。

11.2.3. hal_entry入口函數(shù)

當(dāng)使用 RTOS 時(shí)，程序從 main 函數(shù)開始進(jìn)行線程調(diào)度； 當(dāng)沒有使用 RTOS 時(shí)，C語言程序的入口函數(shù) main 函數(shù)調(diào)用了 hal_entry 函數(shù)。 由于我們新建的工程是沒有選用 RTOS 的，因此，用戶程序從 hal_entry 函數(shù)開始執(zhí)行。 首先打開 “\\src\\hal_entry.c” 文件，在 hal_entry 函數(shù)里面編寫我們的代碼。

想要實(shí)現(xiàn)LED燈的閃爍效果，其思路非常地簡單：首先初始化配置 LED 引腳， 然后在一個(gè)死循環(huán)里面重復(fù)此流程：LED 燈亮，延時(shí)1s，LED 燈滅，延時(shí)1s，然后 LED 燈又亮。 如此反復(fù)循環(huán)，就能實(shí)現(xiàn) LED 燈的閃爍效果。

首先，我們需要通過 R_IOPORT_Open 函數(shù)來初始化 IOPORT 模塊， 在調(diào)用 R_IOPORT_Open 函數(shù)時(shí)，需要傳入控制塊參數(shù) g_ioport_ctrl 和配置參數(shù) g_ioport.p_cfg。

R_IOPORT_Open (&g_ioport_ctrl, g_ioport.p_cfg);

注解

實(shí)際上，由于在 R_BSP_WarmStart 函數(shù)中已經(jīng)打開了一個(gè) IOPORT 模塊， 因此并不需要重復(fù)打開 IOPORT 模塊，雖然重復(fù)打開也不會(huì)出錯(cuò)。 R_BSP_WarmStart 函數(shù)將會(huì)在后面的“FSP庫啟動(dòng)文件詳解”章節(jié)介紹到，這里無需在意。

成功打開 IOPORT 模塊后，說明 IO 引腳已經(jīng)全部初始化完成。 接著讓程序繼續(xù)往下執(zhí)行，進(jìn)入到 while(1) 死循環(huán)。 在 while(1) 循環(huán)里，我們使用 R_IOPORT_PinWrite 和 R_BSP_SoftwareDelay 這兩個(gè)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)我們前面所述的思路。

使用 R_IOPORT_PinWrite 函數(shù)可以控制引腳的輸出高低電平，從而控制 LED 燈的亮滅。 它的第一個(gè)參數(shù)需要傳入控制塊 g_ioport_ctrl，第二個(gè)參數(shù)傳入IO端口和引腳號(hào)，第三個(gè)參數(shù)傳入IO引腳電平。

使用 R_BSP_SoftwareDelay 函數(shù)可以進(jìn)行延時(shí)，LED 燈維持亮和滅這兩種狀態(tài)的時(shí)間由此函數(shù)決定。 它的第一個(gè)參數(shù)表示延時(shí)的時(shí)間量，第二個(gè)參數(shù)表示時(shí)間單位。

• BSP_DELAY_UNITS_SECONDS 表示秒；
• BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS 表示毫秒；
• BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS 表示微秒。

完整代碼如下：代碼清單11_1

代碼清單 11-1：hal_entry 入口函數(shù) [](https://doc.embedfire.com/mcu/renesas/fsp_ra/zh/latest/doc/chapter11/chapter11.html#id4 "永久鏈接至代碼")

void hal_entry(void)
 {
     /* TODO: add your own code here */

     /* 初始化配置引腳（這里重復(fù)初始化了，可以注釋掉） */
     R_IOPORT_Open (&g_ioport_ctrl, g_ioport.p_cfg);

     while(1)
     {
         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_00, BSP_IO_LEVEL_LOW); //LED1亮
         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_03, BSP_IO_LEVEL_LOW); //LED2亮
         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_LOW); //LED3亮
         R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS); //延時(shí)1秒
         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_00, BSP_IO_LEVEL_HIGH); //LED1滅
         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_03, BSP_IO_LEVEL_HIGH); //LED2滅
         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_HIGH); //LED3滅
         R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS); //延時(shí)1秒
     }

 #if BSP_TZ_SECURE_BUILD
     /* Enter non-secure code */
     R_BSP_NonSecureEnter();
 #endif
 }

到此，我們已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了讓 LED 閃爍的效果，讀者可以跳到“下載驗(yàn)證”小節(jié)驗(yàn)證其實(shí)際效果。 按照編寫驅(qū)動(dòng)程序的一般要求，我們可以把 LED 的驅(qū)動(dòng)單獨(dú)拿出來，放到獨(dú)立的源文件/頭文件里面進(jìn)行封裝。 接下來將介紹封裝 LED 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的一般方法。

11.2.4. 封裝 LED 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

讓我們重新規(guī)劃一下我們的工程結(jié)構(gòu)。 在 src 文件夾里面新建一個(gè)“l(fā)ed”文件夾，再在該文件夾里面新建兩個(gè)文件：“bsp_led.c”和“bsp_led.h”， 如同前面“新建工程”小節(jié)所述，把它們加入到我們的工程中。 這兩個(gè)文件的內(nèi)容如下。

代碼清單 11-2：led/bsp_led.h [](https://doc.embedfire.com/mcu/renesas/fsp_ra/zh/latest/doc/chapter11/chapter11.html#id5 "永久鏈接至代碼")

#ifndef __BSP_LED_H
#define __BSP_LED_H
#include "hal_data.h"

/* LED引腳置低電平 LED燈亮 */
#define LED1_ON     R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_00, BSP_IO_LEVEL_LOW)
#define LED2_ON     R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_03, BSP_IO_LEVEL_LOW)
#define LED3_ON     R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_LOW)

/* LED引腳置高電平 LED燈滅 */
#define LED1_OFF    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_00, BSP_IO_LEVEL_HIGH)
#define LED2_OFF    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_03, BSP_IO_LEVEL_HIGH)
#define LED3_OFF    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_HIGH)

/* 使用寄存器來實(shí)現(xiàn) LED燈翻轉(zhuǎn) */
#define LED1_TOGGLE R_PORT4->PODR ^= 1<<(BSP_IO_PORT_04_PIN_00 & 0xFF)
#define LED2_TOGGLE R_PORT4->PODR ^= 1<<(BSP_IO_PORT_04_PIN_03 & 0xFF)
#define LED3_TOGGLE R_PORT4->PODR ^= 1<<(BSP_IO_PORT_04_PIN_04 & 0xFF)


/* LED初始化函數(shù) */
void LED_Init(void);

#endif

代碼清單 11-3：led/bsp_led.c [](https://doc.embedfire.com/mcu/renesas/fsp_ra/zh/latest/doc/chapter11/chapter11.html#id6 "永久鏈接至代碼")

#include "bsp_led.h"

/* LED初始化函數(shù) */
void LED_Init(void)
{
   /* 初始化配置引腳（這里重復(fù)初始化了，可以注釋掉） */
   R_IOPORT_Open (&g_ioport_ctrl, g_ioport.p_cfg);
}

在 “hal_entry.c” 文件中添加對(duì)頭文件 “bsp_led.h” 的包含， 然后將 hal_entry 入口函數(shù)的內(nèi)容改為如下。

代碼清單 11-4：hal_entry入口函數(shù) [](https://doc.embedfire.com/mcu/renesas/fsp_ra/zh/latest/doc/chapter11/chapter11.html#id7 "永久鏈接至代碼")

/* 用戶頭文件包含 */
#include "led/bsp_led.h"

void hal_entry(void)
{
   /* TODO: add your own code here */

   LED_Init(); // LED 初始化

   while(1)
   {
      LED1_ON; // LED1亮
      LED2_ON; // LED2亮
      LED3_ON; // LED3亮
      R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS); //延時(shí)1秒
      LED1_OFF; // LED1滅
      LED2_OFF; // LED2滅
      LED3_OFF; // LED3滅
      R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS); //延時(shí)1秒
   }


#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
   /* Enter non-secure code */
   R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

11.3. 下載驗(yàn)證

將程序編譯并下載到開發(fā)板之后，按下復(fù)位按鍵來復(fù)位開發(fā)板， 可以觀察到開發(fā)板上面除了電源指示燈之外的3個(gè) LED 燈在同時(shí)緩慢閃爍， 3個(gè) LED 燈每秒鐘改變一次亮滅的狀態(tài)。