【瑞萨RA4M2】开发环境搭建和点灯指南
【瑞萨RA4系列开发板体验】开发环境搭建和新手点灯指南
文章目录
- 【瑞萨RA4系列开发板体验】开发环境搭建和新手点灯指南
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- 一、简单开箱
- 二、芯片简介
- 三、开发环境搭建
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- 2.1 安装FSP(RASC)
- 2.2 安装Keil MDK
- 2.3 安装RA4M2 Keil Pack
- 2.4 安装RFP(瑞萨烧录工具)
- 三、新手点灯指南
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- 3.1 创建RASC项目
- 3.2 查阅开发板原理图
- 3.3 设置LED1引脚为输出
- 3.4 编写LED1闪烁的代码
- 3.5 设置Keil生成hex文件
- 3.6 编译Keil项目
- 3.8 准备烧录——切换开发板MODE跳线
- 3.7 创建RFP项目
- 3.8 使用RFP烧录hex
- 3.9 准备运行——切回开发板MODE跳线
- 四、参考链接
修改记录：
- 2022-11-20 初版开始
- 2022-11-24 初版完成
本文介绍将如何从零搭建RA4M2 Keil开发环境，以及如何点亮RA-Eco-RA4M2-100PIN开发板上的一个LED灯。开发环境搭建部分，详细介绍了不依赖额外硬件调试器的开发环境，即搭建一个只是用使用开发板自带USB口进行烧录的开发环境。新手点灯指南部分，以点灯为例，详细记录了创建项目、编写代码、编译代码、烧录固件、运行程序的完整操作步骤，即便你此前完全没有使用过瑞萨MCU，参考这里的步骤也可以完成整个过程。
一、简单开箱
感谢电子发烧友组织的试用活动，感谢瑞萨生态社区提供的RA-Eco-RA4M2-100PIN开发板。
上周一（14号）收到了快递，鸽了一周，今天周天（20号）终于开始写环境搭建的帖子了。
拆开塑料快递包装袋，里面是朴实无华的包装盒：
拆开包装盒，可以看到防静电袋包装的板子和一根Type-C数据线：
拆开包装袋，就是开发板了：
开发板也很简洁，几乎是正方形的，可以看到：
- 上方两个USB Type-C口、一个电源指示灯（POWER）；
- 左边Type-C为串口、右边Type-C为烧录口
- 下方是三个按键、两个触摸按键和三个LED灯；
- 中间偏上两边各有一个PMOD扩展接口；
- 中间偏下两边各有一个40pin的扩展接口；
- 正中间是主控MCU——R7FA4M2AD3CFP；
二、芯片简介
芯片手册（中英文）：https://ramcu.cn/public/uploads/files/20220902/11cd840caf4b98cdfc43f7c10f672be4.pdf
芯片手册（英文）：https://www.renesas.cn/cn/en/document/dst/ra4m2-group-datasheet?r=1469026
RA4M2系列MCU关键特性：
- 支持 TrustZone 的 100MHz Arm Cortex-M33
- 安全芯片的功能
- 256kB - 512kB 闪存、64kB SRAM（支持奇偶校验）以及 64kB ECC SRAM
- 8KB 数据闪存，提供与 EEPROM 类似的数据存储功能
- 1kB 休眠用 SRAM
- 从 48 引脚封装扩展至 100 引脚封装
- 电容式触摸传感单元 (CTSU)
- 全速 USB 2.0，支持主机模式和设备模式
- CAN 2.0B
- 四线 SPI
- SCI（UART、简单 SPI、简单 I2C）
- 独立SPI/I2C 多主接口
- SDHI 和 MMC
主控芯片特写，可以清楚的看到型号：
三、开发环境搭建
这里搭建的是硬件依赖最少的开发环境，即使用开发板的USB烧录口进行固件烧录。如果你准备使用JLink或DAP-Link其他硬件调试器进行烧录，部分操作步骤略有差异，这里不再介绍。
2.1 安装FSP(RASC)
Flex Software Package，简称FSP，它包含了HAL库和配置工具；其中，配置工具叫 RA Smart Configurator，简称RASC。
FSP官网下载页面：https://www2.renesas.cn/cn/zh/software-tool/flexible-software-package-fsp
FSP GitHub下载页面：https://github.com/renesas/fsp/releases
当前最新版本v4.1.0安装包：https://github.com/renesas/fsp/releases/download/v4.1.0/setup_fsp_v4_1_0_rasc_v2022-10.exe
安装没啥难度，一路“下一步”就好了，安装完成界面如下：
2.2 安装Keil MDK
MDK安装，默认设置，一路下一步就好了，没啥难度，不再详细介绍。
2.3 安装RA4M2 Keil Pack
Keil默认不支持RA系列MCU，需要安装瑞萨RA系列MCU Keil支持包才能支持RA系列MCU。
瑞萨RA系列MCU Keil支持包，可以在瑞萨生态社区提供的网盘中找到，网盘链接如下：
https://pan.baidu.com/s/1h-qcTIGobEBK88NgHODUhg?pwd=odqe
2.4 安装RFP(瑞萨烧录工具)
烧录工具软件及手册：https://ramcu.cn/public/uploads/files/20220713/2fa558318112ab2330e2cdb7a60291ab.zip
安装程序运行后界面如下：
接受协议，一路下一步即可，不再赘述。
三、新手点灯指南
这里以点灯为例，详细记录了从创建项目、编写代码、编译代码、烧录固件、运行程序的完整操作步骤，即便你此前完全没有使用过瑞萨MCU，参考这里的步骤也可以完成整个过程。本节名为“新手点灯指南”即为此意，即便你是完完全全的新手，也可以顺利点灯。
3.1 创建RASC项目
开始菜单，打开“Renesas RA Smart Configurator 4.1.0”，开始创建RASC项目：
其中，项目名称、保存路径可以修改，默认的项目名称是FSP_Project，我这里没有修改。
接下来是选择设备：
本次试用的RA-Eco-RA4M2-100PIN开发板主控MCU型号是R7FA4M2AD3CFP；
接下来选择IDE：
这里选Keil MDK Version 5.
TrustZone类型选择：
这里不使用TrustZone，因此选择第一个。
接下来是RTOS类型选择：
这里不使用RTOS，下拉菜单无需修改。除此之外，还有FreeRTOS和AzureRTOS可供选择。
接下来是项目模板选择：
因为前面选择了“No RTOS”，这一步只有一个裸机（Bare Metal）可供选择了。
到这里，创建项目所需的选择全部完成，FSP界面如下：
这里需要注意的是这几个地方：
3.2 查阅开发板原理图
开发板原理图，见此帖内容：https://bbs.elecfans.com/jishu_2313024_1_1.html
开发板LED相关原理图：
可以看到，三个LED对应引脚分别为：
- LED1：P415
- LED2：P404
- LED3：P405
3.3 设置LED1引脚为输出
接下来回到FSP软件，点击pins标签，切换到引脚配置视图，找到P415引脚：
修改mode配置：
修改后，Ctrl+S保存，再点击右上角的“Generate Project Content”生产Keil项目。
3.4 编写LED1闪烁的代码
FSP生成Keil项目后，可以切回到Summary视图，查看项目位置。点击右侧的小箭头按钮，可以在文件管理器中打开位置：
双击打开Keil项目文件FSP_Project.uvprojx，项目结构如下图：
打开hal_entry.c开始编写代码：
在/* TODO: add your own code here */代码下方添加代码：
R_BSP_PinAccessEnable();
while(1) {
R_BSP_PinWrite(BSP_IO_PORT_04_PIN_15, BSP_IO_LEVEL_HIGH);
R_BSP_SoftwareDelay(500, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
R_BSP_PinWrite(BSP_IO_PORT_04_PIN_15, BSP_IO_LEVEL_LOW);
R_BSP_SoftwareDelay(500, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
}
编写代码时，可以查阅FSP API参考，具体可以通过FSP Summary页的帮主文档图标打开本地网页，或者查看在线的API文档：https://renesas.github.io/fsp/modules.html
PS：API参考对后续开发非常有用，毕竟这么多底层接口不可能全部记住。
比如，可以查阅上面点灯代码用到的：
- IO访问接口（这里的R_BSP_PinWrite）：https://renesas.github.io/fsp/group___b_s_p___i_o.html
- MCU接口（这里的R_BSP_SoftwareDelay）：https://renesas.github.io/fsp/group___b_s_p___m_c_u.html
另外，点灯使用如下代码也可以：
while(1) {
R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_15, BSP_IO_LEVEL_HIGH);
R_BSP_SoftwareDelay(500, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_15, BSP_IO_LEVEL_LOW);
R_BSP_SoftwareDelay(500, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
}
二者差别是：
- 使用
R_BSP_PinWrite之前，需要先调用R_BSP_PinAccessEnable，否则后续的R_BSP_PinWrite不起作用； R_BSP_PinWrite是两个参数，而R_IOPORT_PinWrite是三个参数，前者更方便、更优雅一些；
接下来就可以准备 编译、烧录、运行 了。
3.5 设置Keil生成hex文件
添加完了代码之后，就可以编译项目了。
由于我准备使用开发板的USB烧录口进行烧录，瑞萨烧录工具需要使用hex文件，因此需要让Keil生成hex文件。
具体设置为：
- 右击选择“Options for Target 1”；
- 点Output标签页；
- 勾选“Create HEX File”，如下图：
- 点OK确认设置。
3.6 编译Keil项目
接下来是Keil中编译项目，可以直接点击编译按钮，或者按F7键；编译完成后，build output视图输出如下：
3.8 准备烧录——切换开发板MODE跳线
刚拿到的开发板，MODE跳线默认为“Internal Flash”，开始烧录前需要将其切换为“SCI/USB Boot”，切换后如下图：
跳线切换完成后，将开发板USB烧录口连接到PC。
此时，将会被识别为虚拟串口设备，可以通过“设备管理器”查看：
3.7 创建RFP项目
瑞萨烧录工具（Renesas Flash Programmer，简称RFP）安装后，通过开始菜单“Renesas Flash Programmer V3.08”可以将其打开。初次打开后界面如下：
该烧录工具也要创建项目，由于初次使用没有创建项目，因此Start按钮是灰色的。
接下来，点击File -> New Project菜单，开始创建RFP项目：
其中，
- Microcontroller为MCU系列，选择RA；
- Project Name为项目名，可以自行命名，这里填写LED1；
- Project Folder为项目文件夹，可以修改，这里保持默认；
- Tool下拉为烧录设备端口，选择COM port，如果有多个串口设备可以通过Tool按钮选择；
填写完如下图：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-olUNUW58-1669379504121)(https://gitee.com/swxu/pics/raw/master/imgs/RFP_new_project_filled.png)]
此时点击Connect，将会创建项目，并连接设备：
可以看到，已经成功读出了设备信息。
3.8 使用RFP烧录hex
接下来就可以使用RFP烧录hex了。首先点击Browse按钮，选择hex文件：
测试发现，MCU复位之后，只能使用RFP进行一次操作，包括读取设备信息、烧录等。
**注意：**烧录之前，需要再按一次开发板的复位键（因为点击Connect之后，读了一次设备信息）；
接下来，点击Start，开始烧录，烧录完成后界面如下：
3.9 准备运行——切回开发板MODE跳线
烧录完成后，将开发板USB Type-C口的USB线拔下（断电），将MODE跳线切回原来的Internal Flash模式。
再次插上USB线（上电），就可以看到LED闪烁了：
四、参考链接
- GitHub FSP最新版
- e² studio | Renesas
- RA4M2 - 100MHz Arm® Cortex®-M33 TrustZone®，具有高集成度和低功耗 | Renesas
- RA Flexible Software Package Documentation: MCU Board Support Package (renesas.github.io)
- RA SC User Guide for MDK and IAR
- 灵活配置软件包 (FSP) | Renesas
- RA4M2 - 瑞萨 RA MCU 生态社区
- MDK Version 5 (keil.com)