8. Hello World! – Hi Blinky!

您將在本章中學(xué)到以下內(nèi)容：

如何從頭開(kāi)始為EK-RA6M4評(píng)估板創(chuàng)建項(xiàng)目。

如何在FSP配置器中更改靈活配置軟件包的設(shè)置。

如何編寫(xiě)代碼以切換EK上的用戶LED。

如何下載和測(cè)試程序。

大多數(shù)編程語(yǔ)言新手曾編寫(xiě)的第一個(gè)程序（現(xiàn)在仍是）就是將字符串“Hello World”輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備的程序。對(duì)我而言，就是在編輯器中鍵入“Writeln（‘Hello World’)”，如同我開(kāi)始學(xué)習(xí)Pascal一樣。從那時(shí)起，我用其他幾種語(yǔ)言編寫(xiě)了類似的代碼行，主要是為了對(duì)新開(kāi)發(fā)環(huán)境的安裝進(jìn)行完整性檢查。

20世紀(jì)80年代末，當(dāng)我開(kāi)始編寫(xiě)嵌入式系統(tǒng)時(shí)，沒(méi)有可以接收字符串的屏幕。那么，如何指示處理器發(fā)出正常工作的信號(hào)？在這些應(yīng)用中幾乎找不到LED，因此，必須要切換僅有的I/O引腳之一并用示波器觀察波形。

這些年來(lái)，LED成為了一種商品，我們?cè)陔娐钒迳戏胖昧舜罅康腖ED，將它們的閃爍作為新的“Hello World”。

這也是本章的目標(biāo)：使用您在之前章節(jié)中學(xué)到的所有知識(shí)，切換RA6M4系列器件的評(píng)估板（EK）上的LED：您將（幾乎）從頭開(kāi)始編寫(xiě)代碼，使用配置器創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，采用靈活配置軟件包（FSP）的API，最后下載、調(diào)試并運(yùn)行代碼。這項(xiàng)練習(xí)將各個(gè)操作步驟集中到一起。

前提條件包括：e2 studio以及FSP應(yīng)安裝在Windows工作站上（有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)第4章），您應(yīng)當(dāng)已驗(yàn)證設(shè)置是否如第7章中所述工作。對(duì)于之前進(jìn)行過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的人員：請(qǐng)理解一下作者，因?yàn)樽髡邲Q定再次介紹先前已經(jīng)探討過(guò)的一些主題，以方便直接從目錄轉(zhuǎn)到本章的讀者。

在本練習(xí)中，我們將再次使用EK-RA6M4，它允許您立即探究RA6M4單片機(jī)及其所有外設(shè)，因此非常適合此類任務(wù)?？梢暂p松連接外部硬件，因?yàn)榇蠖鄶?shù)引腳均可通過(guò)MCU引腳訪問(wèn)區(qū)域中的公頭引腳插針或電路板的系統(tǒng)控制和生態(tài)系統(tǒng)訪問(wèn)區(qū)域中的生態(tài)系統(tǒng)連接器進(jìn)行訪問(wèn)。由于RA6M4系列MCU是RA產(chǎn)品家族MCU的RA6系列的超集器件，因此可以評(píng)估該系列的大多數(shù)功能，并隨后將結(jié)果應(yīng)用于該系列的較小同級(jí)產(chǎn)品。圖8-1所示為電路板的框圖，其中突出顯示了主要元件。

圖8-1：EK-RA6M4評(píng)估板的框圖

本章目錄：

使用項(xiàng)目配置器創(chuàng)建項(xiàng)目

使用FSP配置器設(shè)置運(yùn)行環(huán)境

編寫(xiě)前幾行代碼

編譯第一個(gè)項(xiàng)目

下載和調(diào)試第一個(gè)項(xiàng)目

8.1 使用項(xiàng)目配置器創(chuàng)建項(xiàng)目

如果尚未啟動(dòng)e2 studio，請(qǐng)從Windows工作站的“Start”（開(kāi)始）菜單中打開(kāi)e2 studio。開(kāi)發(fā)環(huán)境啟動(dòng)并運(yùn)行后，請(qǐng)關(guān)閉“Welcome”（歡迎）屏幕（如果它在顯示），因?yàn)樗鼤?huì)擋住其他窗口。

由于在e2 studio中為單片機(jī)編寫(xiě)新程序始終需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，因此這是您需要執(zhí)行的第一步。為此，請(qǐng)轉(zhuǎn)到“File → New → C/C++ Project”（文件 → 新建 → C/C++ 項(xiàng)目），或者在“Project Explorer”（項(xiàng)目資源管理器）視圖中單擊鼠標(biāo)右鍵，然后選擇“New → C/C++ Project”（新建 → C/C++ 項(xiàng)目）。兩種方式都將打開(kāi)一個(gè)對(duì)話框，詢問(wèn)要使用的模板。在左側(cè)欄中選擇Renesas RA，再?gòu)闹鞔翱谥羞x擇“Renesas RA C/C++ Project”（瑞薩RA C/C++ 項(xiàng)目）（請(qǐng)參見(jiàn)圖4-7）。然后單擊“Next”（下一步）。

圖8-2：第一步是調(diào)用項(xiàng)目配置器

出現(xiàn)“Project Configurator”（項(xiàng)目配置器）后，為項(xiàng)目命名（例如MyBlinkyProject），接受項(xiàng)目的默認(rèn)位置（將作為e2 studio工作區(qū)），或?qū)⑵涓臑槟玫奈募A。單擊“Next”（下一步），轉(zhuǎn)到“Device and Tools Selection”（器件和工具選擇）屏幕。

圖8-3：項(xiàng)目配置器的第一個(gè)屏幕主要詢問(wèn)項(xiàng)目的名稱和位置

在“Device Selection”（器件選擇）下，查找名為“FSP Version”（FSP版本）的字段：它應(yīng)顯示與之前下載的靈活配置軟件包相同的版本。從“Board”（電路板）下的下拉列表中選擇EK-RA6M4，因?yàn)檫@是我們用于小型“Hello World”程序的硬件。該列表通常將包含RA產(chǎn)品家族的評(píng)估板以及“Custom User Board”（定制用戶板）條目，并通過(guò)為所選FSP版本安裝的Renesas CMSIS包文件創(chuàng)建。驗(yàn)證R7FA6M4AF3CFB是否在“Device”（器件）旁顯示，它應(yīng)該已經(jīng)自動(dòng)插入。如果未顯示，請(qǐng)瀏覽下拉列表，直到發(fā)現(xiàn)為止。在“Toolchains”（工具鏈）框中，驗(yàn)證是否列出了GCC ARM Embedded, 9.2.1.20191025或更高版本，以及“Debugger”（調(diào)試器）框中是否已選擇J-Link Arm。這些字段應(yīng)預(yù)先填入。如果未預(yù)先填入，請(qǐng)相應(yīng)修改以匹配上面給出的值。

圖8-4：可以在此頁(yè)面中選擇項(xiàng)目的電路板和器件

如果一切正常，請(qǐng)單擊“Next”（下一步），打開(kāi)“Project Type Selection”（項(xiàng)目類型選擇）屏幕。在此處，可以選擇您的項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)為所謂的“扁平化項(xiàng)目”（即無(wú)需TrustZone隔離即可立即執(zhí)行的項(xiàng)目）、包含安全啟動(dòng)代碼和其他安全代碼的安全TrustZone項(xiàng)目，還是包含與安全項(xiàng)目一起使用的非安全代碼的非安全TrustZone項(xiàng)目。對(duì)于本章中的練習(xí)，選擇“Flat（Non-TrustZone）Project”（扁平（非TrustZone）項(xiàng)目），然后單擊“Next”（下一步）繼續(xù)操作。

圖8-5：使用“Project Type Selection”（項(xiàng)目類型選擇）屏幕，可以在TrustZone和非TrustZone項(xiàng)目之間進(jìn)行選擇

下一頁(yè)是“Build Artifact and RTOS Selection”（構(gòu)建工件和RTOS選擇）屏幕，可以在其中設(shè)置構(gòu)建的類型。只有在上一個(gè)窗口中選擇了非TrustZone器件或?yàn)楸馄交?xiàng)目選擇了TrustZone器件時(shí)，才會(huì)顯示此屏幕。

可用的選項(xiàng)包括用于創(chuàng)建獨(dú)立ELF（可執(zhí)行和可鏈接格式）可執(zhí)行文件的“Executable”（可執(zhí)行文件）、用于創(chuàng)建目標(biāo)代碼庫(kù)的“Static Library”（靜態(tài)庫(kù)）以及用于創(chuàng)建配置為與靜態(tài)庫(kù)一起使用的應(yīng)用程序項(xiàng)目的“Executable using an RA Static Library”（使用RA靜態(tài)庫(kù)的可執(zhí)行文件）。在頁(yè)面右側(cè)的下拉列表中，為項(xiàng)目選擇可選的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS）。

圖8-6：我們要編譯一個(gè)沒(méi)有RTOS的可執(zhí)行項(xiàng)目

圖8-7：“Project Template Selection Page”（項(xiàng)目模板選擇頁(yè)面）將顯示適合項(xiàng)目最初內(nèi)容的模板

對(duì)于小型動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)選擇“Executable”（可執(zhí)行文件）和“No RTOS”（無(wú)RTOS），然后單擊“Next”（下一步）。

這將打開(kāi)“Project Template Selection”（項(xiàng)目模板選擇）頁(yè)面，可以在其中選擇初始項(xiàng)目?jī)?nèi)容的模板。項(xiàng)目模板可能包含多個(gè)條目；至少包括適合所選電路板/器件組合的板級(jí)支持包。有些模板甚至包括一個(gè)完整的示例項(xiàng)目，但“Project Configurator”（項(xiàng)目配置器）將僅顯示與您在先前屏幕上所做選擇匹配的模板。在本例中，選擇“Bare Metal – Minimal”（裸機(jī) – 最小化）條目，以加載評(píng)估板的板級(jí)支持包。單擊“Finish”（完成），完成項(xiàng)目的配置。

“Project Configurator”（項(xiàng)目配置器）將關(guān)閉并在最后一步中創(chuàng)建項(xiàng)目所需的所有文件。完成此后處理后，將出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，詢問(wèn)您是否要打開(kāi)“FSP Configuration”（FSP配置）透視圖。選擇“Open Perspective”（打開(kāi)透視圖）。

8.2 使用FSP配置器設(shè)置運(yùn)行環(huán)境

FSP配置器啟動(dòng)后，將為您提供項(xiàng)目的只讀摘要和所選軟件組件的簡(jiǎn)短概述。此外，它還提供了快捷方式，可方便地訪問(wèn)視頻網(wǎng)站上的瑞薩RA頻道、瑞薩官網(wǎng)上的瑞薩設(shè)計(jì)與支持頁(yè)面（可在其中訪問(wèn)文檔、知識(shí)庫(kù)和Renesas Rulz論壇）以及硬盤上的FSP用戶手冊(cè)。

圖8-8：e2 studio內(nèi)部的“FSP Configuration”（FSP配置）透視圖

在以下名為BSP的選項(xiàng)卡中，可以查看和編輯設(shè)置的多個(gè)方面，例如電路板和器件選擇。在此選項(xiàng)卡的屬性視圖中，可以為板級(jí)支持包進(jìn)行其他設(shè)置，例如，主堆棧的大小或MCU的某些安全功能。在之后的“Clocks”（時(shí)鐘）選項(xiàng)卡中，可以為您的項(xiàng)目分配初始時(shí)鐘配置。任何潛在的問(wèn)題都將以紅色突出顯示，將鼠標(biāo)懸停在突出顯示的位置上將出現(xiàn)有關(guān)沖突或設(shè)置不完整的說(shuō)明。

第四個(gè)選項(xiàng)卡“Pins”（引腳）涵蓋了RA MCU的引腳分配?？梢愿鶕?jù)端口或外設(shè)列出引腳。如果設(shè)置不兼容或缺失，則配置器右側(cè)的“Package View”（封裝視圖）會(huì)顯示器件的封裝，突出顯示所配置的引腳并標(biāo)記錯(cuò)誤。“Problems”（問(wèn)題）視圖以及“Pin Conflicts”（引腳沖突）視圖中也會(huì)顯示這些內(nèi)容。這樣，便可將可能的錯(cuò)誤減少到最低限度。

接下來(lái)是“Interrupts”（中斷）選項(xiàng)卡?？梢栽诖颂幹付ㄓ脩舳x的（即非FSP）驅(qū)動(dòng)程序如何使用單片機(jī)的中斷控制器單元（ICU），以及將哪個(gè)中斷服務(wù)程序（ISR）與ICE事件（中斷）相關(guān)聯(lián)。此外，還可以在此處查看分配的所有ICU事件的完整列表，包括由在配置器的“Stacks”（棧）視圖中創(chuàng)建的FSP模塊實(shí)例生成的ICU事件。

“Event Links”（事件鏈接）選項(xiàng)卡具有類似作用。可以在此處指定驅(qū)動(dòng)程序如何在RA項(xiàng)目中使用事件鏈接控制器（ELC），并且可以聲明此類驅(qū)動(dòng)程序可能通過(guò)一組外設(shè)功能產(chǎn)生一組ELC事件或使用一組ELC事件。

需要花費(fèi)大部分時(shí)間的頁(yè)面為“Stacks”（棧）頁(yè)面，可以在其中創(chuàng)建RTOS線程和內(nèi)核對(duì)象，以及FSP軟件棧?？梢蕴砑硬煌膶?duì)象和模塊，并且可以在“Properties”（屬性）視圖中修改其屬性。所有這些對(duì)象和模塊都將自動(dòng)插入，直到降至需要用戶干預(yù)的程度為止。在這種情況下，一旦鼠標(biāo)懸停在模塊上，便會(huì)將需要注意的模塊標(biāo)記為紅色，同時(shí)給出必要設(shè)置或問(wèn)題的說(shuō)明。如果問(wèn)題解決，模塊將恢復(fù)為標(biāo)準(zhǔn)顏色?！癝tacks”（棧）視圖本身以圖形方式顯示各種棧，可讓您輕松跟蹤不同的模塊。在我們的示例中，僅顯示了一個(gè)具有一個(gè)模塊的線程：在r_ioport上使用g_ioport I/O端口驅(qū)動(dòng)程序的HAL/通用線程。它是由項(xiàng)目配置器自動(dòng)插入的，允許我們僅用幾行代碼便可編寫(xiě)讓LED閃爍的程序。

最后一個(gè)選項(xiàng)卡的名稱是“Components”（組件），其中顯示了不同的FSP模塊并可對(duì)模塊進(jìn)行選擇。它還列出了可用的RA CMSIS軟件組件。不過(guò)，最好通過(guò)“Stacks”（棧）頁(yè)面在當(dāng)前項(xiàng)目中添加或刪除模塊，因?yàn)檫€可以在其中進(jìn)行配置。

對(duì)于我們的項(xiàng)目，無(wú)需在FSP配置器中進(jìn)行任何更改，因?yàn)轫?xiàng)目配置器已經(jīng)為我們進(jìn)行了所有必要的設(shè)置。最后，需要?jiǎng)?chuàng)建基于當(dāng)前配置的附加源代碼。單擊FSP配置器右上角的“Generate Project Content”（生成項(xiàng)目?jī)?nèi)容）按鈕。此操作將從FSP中提取所需文件，將其調(diào)整為在配置器中進(jìn)行的設(shè)置，然后將其添加到項(xiàng)目中。

審核編輯：湯梓紅