【RA4M2系列开发板GPIO体验2按键控制LED】

1. 前言

终于准备开发瑞萨的板子了，开始按照教程一步一步的搭建环境，还是非常不容易的。
本次开发使用的是瑞萨官方的编译器RASC+Keil。

本文实现的功能：

• 从头创建一个新工程；
• 配置LED以及按键端口；
• 使用Renesas Flash Programmer下载程序；
• 实现流水灯以及按键SW1按下停止流水灯，按键SW2按下开启流水灯的功能。

2. 配置工程

打开RASC，可直接跳过登录账号，也可登录在瑞萨官网注册的账号即可，然后按照下面的步骤新建工程即可。

2.1 新建FSP项目

输入项目名称LED_switch

选择目标单片机
所使用的单片机为R7FA4M2AD3DFP，如果有调试器，可以选择相应的调试器，否则可以选择None，当然后期可以修改。

选择工程类型
这里直接选择Flat Project就行，如果需要体验TrustZone，，可根据实际情况选择。

选择编译方式
这里选择第一个即可。

选择是否使用FreeRTOS
我这里选择了使用，方便后期开发，但是只能选择使用静态分配的任务。
然后点击完成。

到这里工程就算新建完成，但是什么都没有，需要我们通过FSP添加想要的组件，完成功能开发。

2.2 硬件连接以及FSP配置

2.2.1 硬件连接

我们需要用到LED以及按键，先查看原理图。
LED原理图如下，由此可知，P405，P404，P002分别控制LED1，LED2，LED3,并且当控制引脚为HIGH的时候LED亮。

按键原理图如下，由此可知，P005连接到了SW01，P006连接到了SW2，且当引脚为LOW时表示按键按下。

2.2.2 FSP配置

知道了硬件连接，接下来就是使用FSP配置响应的硬件功能了。

配置按键P005，P006为输入模式。

选择FSP Configuration下面的Pins，配置引脚P405，P404，P002，配置为输出低[Output mode(Initial Low)]。

点击Generate Project Content生成配置代码。

选择Summary，进入项目文件夹

3. 软件实现

3.1 实现的功能

• 系统上电，LED1，LED2，LED3按照亮灭，亮灭，亮灭的状态流水灯显示，流水灯切换周期为500ms；
• 按下按键SW1，流水灯停止；
• 按下按键SW2，流水灯继续；

3.2 FreeRTOS使用

创建工程的时候选择了使用FreeRTOS，RASC会默认配置一个最小配置项的freeRTOS环境，只支持基本的功能，很多扩展功能都不支持，只支持静态创建任务，我还没找到在哪里可以配置，因为直接修改配置文件不行，RASC再次生成的时候会覆盖。

虽然freeRTOS只支持静态配置以及一些基础功能，但是也够我们使用了，下面开始实现我的逻辑。

3.2.1 Stack分配函数

实现Idle任务的Stack分配函数，因为是静态分配栈，所以该部分功能需要我们自己实现，FreeRTOS提供了接口。

/* Implement the Idle task memory static alocation */
void vApplicationGetIdleTaskMemory(StaticTask_t ** ppxIdleTaskTCBBuffer,StackType_t ** ppxIdleTaskStackBuffer,uint32_t * pulIdleTaskStackSize)
{*ppxIdleTaskTCBBuffer = &xIdleTaskTcb;*ppxIdleTaskStackBuffer = xIdleTaskStack;*pulIdleTaskStackSize = 1024;
}

实现Timer任务的Stack分配函数
因为是静态分配栈，所以该部分功能需要我们自己实现，FreeRTOS提供了接口。

/* Implement the Timer task memory static alocation */
void vApplicationGetTimerTaskMemory(StaticTask_t **ppxTimerTaskTCBBuffer,StackType_t **ppxTimerTaskStackBuffer,uint32_t *pulTimerTaskStackSize)
{*ppxTimerTaskTCBBuffer = &xTimerTaskTcb;*ppxTimerTaskStackBuffer = xTiemrTaskStack;*pulTimerTaskStackSize = 2048;
}

3.2.2 LED任务

LED任务实现流水灯功能，每200ms切换一次。
任务创建:

/* Create static task */Task_Led_Handle = xTaskCreateStatic(Task_LedRunning,"Led",          /* Task name */1024,              /* Stack */NULL,              /* Task parameter */4,                 /* Priority */xTaskLedStack,&xTaskLedTcb);            /* Task handler */

LED任务实现:

static void Task_LedRunning(void *pvParameters)
{(void)pvParameters;for (;;){R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_HIGH);R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_05, BSP_IO_LEVEL_LOW);R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_15, BSP_IO_LEVEL_LOW);/* Delay for 200ms */vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(200));R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_LOW);R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_05, BSP_IO_LEVEL_HIGH);R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_15, BSP_IO_LEVEL_LOW);/* Delay for 200ms */vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(200));R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_LOW);R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_05, BSP_IO_LEVEL_LOW);R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_15, BSP_IO_LEVEL_HIGH);/* Delay for 200ms */vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(200));}
}

3.2.3 Key任务

按键实现了对按键SW1与SW2的采集，滤波等功能，任务周期为10ms，滤波时间为40ms。
当SW1按下，暂停LED任务；
当SW2按下，恢复LED任务。
任务创建：

Task_Key_Handle = xTaskCreateStatic(Task_KeyRunning,"Key",          /* Task name */1024,              /* Stack */NULL,              /* Task parameter */3,                 /* Priority */xTaskKeyStack,&xTaskKeyTcb);            /* Task handler */

任务实现：

static void Task_KeyRunning(void *pvParameters)
{(void)pvParameters;bsp_io_level_t key_Status[2] = {BSP_IO_LEVEL_HIGH, BSP_IO_LEVEL_HIGH};uint16_t key_press_cnt[2] = {0U, 0U};for (;;){if (FSP_SUCCESS == R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_00_PIN_05, &key_Status[0])){if (key_Status[0] == BSP_IO_LEVEL_LOW){/* Filter */if (key_press_cnt[0] >= 0U){/* Key SW0 press confirm *//* Suspend led task */vTaskSuspend(Task_Led_Handle);}else{key_press_cnt[0] ++;}}else{key_press_cnt[0] = 0U;}}if (FSP_SUCCESS == R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_00_PIN_06, &key_Status[1])){if (key_Status[1] == BSP_IO_LEVEL_LOW){/* Filter */if (key_press_cnt[1] >= 4U){/* Key SW1 press confirm *//* Resume led task */vTaskResume(Task_Led_Handle);}else{key_press_cnt[1] ++;}}else{key_press_cnt[1] = 0U;}}vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));		}
}

3.3 程序设计

hal_entry.c完整代码

#include "hal_data.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"FSP_CPP_HEADER
void R_BSP_WarmStart(bsp_warm_start_event_t event);
FSP_CPP_FOOTER/* Stack for Idle task */
static StackType_t xIdleTaskStack[512];
static StaticTask_t xIdleTaskTcb;
/* Stack for Timer task */
static StackType_t xTiemrTaskStack[512];
static StaticTask_t xTimerTaskTcb;/* Staack for LED task */
static StackType_t xTaskLedStack[1024];
static StaticTask_t xTaskLedTcb;
static TaskHandle_t Task_Led_Handle = NULL;/* Staack for LED task */
static StackType_t xTaskKeyStack[1024];
static StaticTask_t xTaskKeyTcb;
static TaskHandle_t Task_Key_Handle = NULL;extern void vApplicationGetIdleTaskMemory(StaticTask_t ** ppxIdleTaskTCBBuffer,StackType_t ** ppxIdleTaskStackBuffer,uint32_t * pulIdleTaskStackSize);
extern void vApplicationGetTimerTaskMemory(StaticTask_t **ppxTimerTaskTCBBuffer,StackType_t **ppxTimerTaskStackBuffer,uint32_t *pulTimerTaskStackSize);static void Task_LedRunning(void *pvParameters);
static void Task_KeyRunning(void *pvParameters);static void Task_LedRunning(void *pvParameters)
{(void)pvParameters;for (;;){R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_HIGH);R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_05, BSP_IO_LEVEL_LOW);R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_00_PIN_02, BSP_IO_LEVEL_LOW);/* Delay for 200ms */vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(200));R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_LOW);R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_05, BSP_IO_LEVEL_HIGH);R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_00_PIN_02, BSP_IO_LEVEL_LOW);/* Delay for 200ms */vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(200));R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_LOW);R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_05, BSP_IO_LEVEL_LOW);R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_00_PIN_02, BSP_IO_LEVEL_HIGH);/* Delay for 200ms */vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(200));}
}static void Task_KeyRunning(void *pvParameters)
{(void)pvParameters;bsp_io_level_t key_Status[2] = {BSP_IO_LEVEL_HIGH, BSP_IO_LEVEL_HIGH};uint16_t key_press_cnt[2] = {0U, 0U};for (;;){if (FSP_SUCCESS == R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_00_PIN_05, &key_Status[0])){if (key_Status[0] == BSP_IO_LEVEL_LOW){/* Filter */if (key_press_cnt[0] >= 0U){/* Key SW0 press confirm *//* Suspend led task */vTaskSuspend(Task_Led_Handle);}else{key_press_cnt[0] ++;}}else{key_press_cnt[0] = 0U;}}if (FSP_SUCCESS == R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_00_PIN_06, &key_Status[1])){if (key_Status[1] == BSP_IO_LEVEL_LOW){/* Filter */if (key_press_cnt[1] >= 4U){/* Key SW1 press confirm *//* Resume led task */vTaskResume(Task_Led_Handle);}else{key_press_cnt[1] ++;}}else{key_press_cnt[1] = 0U;}}vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));		}
}/* Implement the Idle task memory static alocation */
void vApplicationGetIdleTaskMemory(StaticTask_t ** ppxIdleTaskTCBBuffer,StackType_t ** ppxIdleTaskStackBuffer,uint32_t * pulIdleTaskStackSize)
{*ppxIdleTaskTCBBuffer = &xIdleTaskTcb;*ppxIdleTaskStackBuffer = xIdleTaskStack;*pulIdleTaskStackSize = 1024;
}/* Implement the Timer task memory static alocation */
void vApplicationGetTimerTaskMemory(StaticTask_t **ppxTimerTaskTCBBuffer,StackType_t **ppxTimerTaskStackBuffer,uint32_t *pulTimerTaskStackSize)
{*ppxTimerTaskTCBBuffer = &xTimerTaskTcb;*ppxTimerTaskStackBuffer = xTiemrTaskStack;*pulTimerTaskStackSize = 2048;
}/*******************************************************************************************************************//*** main() is generated by the RA Configuration editor and is used to generate threads if an RTOS is used.  This function* is called by main() when no RTOS is used.**********************************************************************************************************************/
void hal_entry(void)
{/* Create static task */Task_Led_Handle = xTaskCreateStatic(Task_LedRunning,"Led",          /* Task name */1024,              /* Stack */NULL,              /* Task parameter */4,                 /* Priority */xTaskLedStack,&xTaskLedTcb);            /* Task handler */Task_Key_Handle = xTaskCreateStatic(Task_KeyRunning,"Key",          /* Task name */1024,              /* Stack */NULL,              /* Task parameter */3,                 /* Priority */xTaskKeyStack,&xTaskKeyTcb);            /* Task handler */if (NULL != Task_Led_Handle){vTaskStartScheduler();}while (1) {}#if BSP_TZ_SECURE_BUILD/* Enter non-secure code */R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}/*******************************************************************************************************************//*** This function is called at various points during the startup process.  This implementation uses the event that is* called right before main() to set up the pins.** @param[in]  event    Where at in the start up process the code is currently at**********************************************************************************************************************/
void R_BSP_WarmStart(bsp_warm_start_event_t event)
{if (BSP_WARM_START_RESET == event){
#if BSP_FEATURE_FLASH_LP_VERSION != 0/* Enable reading from data flash. */R_FACI_LP->DFLCTL = 1U;/* Would normally have to wait tDSTOP(6us) for data flash recovery. Placing the enable here, before clock and* C runtime initialization, should negate the need for a delay since the initialization will typically take more than 6us. */
#endif}if (BSP_WARM_START_POST_C == event){/* C runtime environment and system clocks are setup. *//* Configure pins. */R_IOPORT_Open (&g_ioport_ctrl, g_ioport.p_cfg);}
}#if BSP_TZ_SECURE_BUILDBSP_CMSE_NONSECURE_ENTRY void template_nonsecure_callable ();/* Trustzone Secure Projects require at least one nonsecure callable function in order to build (Remove this if it is not required to build). */
BSP_CMSE_NONSECURE_ENTRY void template_nonsecure_callable ()
{}
#endif

3.3.1 设置输出hex文件

3.3.2 编译

3.3.3 下载hex文件

打开Renesas Flash Programmer，点击File->New Project，做如下配置。
主要是配置微控制器类型，工程名字，工程目录以及串口端口。

配置完成之后点击Connect，此时会连接失败，如下图

需要按住Reset按钮，之后点击Connect，在松手。

配置Boot
如果使用串口下载，需要配置一下单片机上面的boot跳线帽，切换为SCI/USB BOOT模式如下：

开发板上也有描述，下载完成之后需要将跳线帽变回Interrnal Flash模式。

下载hex文件到单片机
如下图，选择hex文件，然后按下Reset按钮，电机Start，松开Reset按钮，等待下载完成即可。

4. 效果展示

• 系统上电，LED1，LED2，LED3按照亮灭，亮灭，亮灭的状态流水灯显示，流水灯切换周期为500ms；
• 按下按键SW1，流水灯停止；
• 按下按键SW2，流水灯继续。

5. 总结

🥳🥳🥳通过对这篇文章我们掌握了RA4M2系列开发板GPIO体验2按键控制LED，配置过程大约需要10分钟，这个时候需要耐心等待，多尝试几次就可以，接下来会有许多有趣的实验，进而丰富我们的生活。🛹🛹🛹从而实现对外部世界进行感知，充分认识这个有机与无机的环境，🥳🥳🥳科学地合理地进行创作和发挥效益，然后为人类社会发展贡献一点微薄之力。🤣🤣🤣

参考文献
【瑞萨RA4系列开发板体验】1. 新建工程+按键控制LED
【瑞萨RA4系列开发板体验】1 RA4M2开发环境搭建
【瑞萨RA4系列开发板体验】2. KEIL环境搭建+STLINK调试+FreeRTOS使用
【 RA4M2开发板环境搭建之串口下载1】