Hands-On 基於 Flagchip FC4150 MCAL-點亮 LED 燈

簡介

        本文將詳細介紹如何使用 EB 工具配置 Flagchip FC4150 MCAL 來點亮 LED 燈，並重點強調了配置 mcu、port 和 dio 模塊的過程以及對這些模塊的詳細解釋。

 

硬體平台：旗芯微 FC4150 DEMO BOARD V2 開發板

軟體平台：EB tresos 28.1.0 、Flagchip_FC_IDE 4.04

MCAL: V1.1.0 & V1.1.1

   

 一 、MCAL 配置

1.1、配置 MCU 模塊

        1.1.1、 在 Module Configurations 中添加 MCU 模塊，選擇 MCU Clock Setting Config 下的 Index ，雙擊並打開。

▲ 圖 1.1.1 

 

1.1.2、 配置系統時鐘

 ①、配置外部輸入晶振時鐘為 24 Mhz。

▲ 圖 1.1.2.1 

       ②、配置 PLL0 的輸入時鐘為 FOSC 、我們將 PLL0 頻率設置為 150Mhz 的話，算出 PLL0 Pre Divider 的分頻係數為 4 、再設置倍頻係數為 50 ，此時 PLL0 頻率為 300Mhz，因為 PLL0 會自動二分頻，所以 PLL0 頻率為 150Mhz。

▲ 圖 1.1.2.2 

 ③、配置 PLL0 為系統時鐘

▲ 圖 1.1.2.3 

 

④、根據 demo board LED 原理圖所示，我們需要在 PCC 下添加 Port B 、C、D 的外設並配置為時鐘使能

▲ 圖 1.1.2.4.1 

▲ 圖 1.1.2.4.2 

▲ 圖 1.1.2.4.3

 

1.2、配置 PORT 模塊

        1.2.1  在 Module Configurations 中添加 PORT 模塊，在 PORT 模塊中的  PortConfig 下添加 PORT B、C、D。

▲ 圖 1.2.1 

 

1.2.2 雙擊 Index 1 進入 Port B  的 PortPin 界面下，添加  PTB28 引腳並命名為 LED2


                                                                                                                                           ▲ 圖 1.2.2

 

1.2.3 雙擊 Index 1 進入 PTB28 的配置界面，將 PTB28 配置為 GPIO 輸出，初始狀態為高


                                                                                                                                         ▲ 圖 1.2.3

 

1.2.4 如 1.2.2-1.2.3 所示，PTC30、PTD4 的 IO 配置重複以上步驟即可

 

1.3、配置 DIO 模塊

        1.3.1 在 Module Configurations 中添加 DIO 模塊，在 DIO 模塊中的  DioPort 下添加 5 個 Dioport，將 Dio Port Id一一修改，Dio Port Id 0 (對應 PortA )、Dio Port Id 1 (對應PortB)、以此類推。

▲ 圖 1.3.1

 

        1.3.2 雙擊 Index 1 進入 Dioport_B ，添加一個 DioChannel 命名為 LED2，DIO Channel id 修改為 28 ，對應圖 1.2.4.1 中的 PTB_28 引腳。

▲ 圖 1.3.2

 

1.3.3 如 1.3.2所示，PTC30、PTD4 的DIO 配置重複以上步驟即可

 

二、示例代碼解析

2.1 將 EB 配置好的工程編譯並更新代碼至 FCIDE 中

▲ 圖 2.1

 

 

2.2 Mcal_DemoBoard_Project 工程目錄 & 文件介紹

▲ 圖 2.2

• _MCAL_generate_2M： EB 工具生成的配置文件
• APP： 示例應用代碼
• MCAL： 微控制器抽象層
• MiddleWare：Uart 連接層
• Source：main.c

 

2.3 _MCAL_generate_2M->include文件夾下Dio_Cfg.h

        我們可以看到在 EB 配置好生成的 LED0、LED1、LED2 宏定義


                                                                                                                                           
                                                                                                                                                 ▲ 圖 2.3

 

2.4  APP -> include文件夾下Bsp_io.c

這是 demo 示例對 MCAL API 的調用

▲ 圖 2.4

三、燒錄 & 調試

 3.1 將工程編譯並燒錄到開發板

觀察 3 顆 LED 已經點亮，（EB 配置這三個 GPIO 初始化狀態為高）


                                                                                                                                           ▲ 圖 3.1

 

四、MCAL MCU 模塊詳解

MCU 模塊提供 mcu 初始化、復位、休眠、系統時鐘配置、外設時鐘配置等功能

4.1 General 配置

▲ 圖 4.1

• DevErrorDetect：Mcu 模塊開發錯誤檢測使能
• McuGetRamStateAPI：獲取 MCU RAM 狀態的 API
• McuInitClockAPI：MCU 時鐘初始化 API
• McuNoPLL：MCU 鎖相環禁用
• McuVersionInfoApi ：讀取 MCU 模塊版本信息 API
• McuPerformResetApi：MCU 執行軟復位 API
• McuCalloutBeforePerformReset：開啟 McuPerformResetApi 後可以使用。通過填寫 McuPerformResetCallout 的回調函數名稱，可以在執行軟復位前進行一些軟體動作
• McuPerformResetCallout：回調函數名稱

 

4.2 McuResetReasonConf 配置

     獲取 Mcu 復位的原因


                                                                                                                                                     ▲ 圖 4.2

 

4.3 McuClocksettingConfig 配置

       較為複雜，需要配合板載晶振 & Data sheet 時鐘樹進行配置

4.3.1 McuClocksettingConfig-> General :mcu 時鐘監控

▲ 圖 4.3.1

4.3.2 McuClocksettingConfig-> FOSC :外部高速晶振配置

▲ 圖 4.3.2

• FOSC Enable :時鐘使能
• FOSC Clock Monitor Enable :時鐘監測器啟用
• FOSC clock monitor reset Enable :時鐘監控異常復位啟用
• FOSC Stop Enable: 時鐘停用
• FOSC Bypass Enable:使用有源晶體時需要勾選

 

4.3.3 McuClocksettingConfig-> SOSC :外部低速晶振配置

▲ 圖 4.3.3

• SOSC Enable :時鐘使能
• SOSC Bypass : 使用有源晶體時需要勾選
• SOSC Monitor Enable :時鐘監測器啟用
• SOSC monitor reset Enable :時鐘監控異常復位啟用
• SOSC Frequency(32768HZ): 填入外部低速晶振的時鐘頻率

 

4.3.4 McuClocksettingConfig-> SIRC :內部 12Mhz 低速 RC 振盪器配置

▲ 圖 4.3.4

• SIRC Monitor Enable :時鐘監測器啟用
• SIRC Clock Trim Enable :啟用 SIRC 時鐘自動修剪參考時鐘源
• SIRC Low Power Enable : 時鐘低功耗啟用
• SIRC Stop Enable   : 使能 CMU0，功能安全時需要
• SIRC Trim Source: 選擇自動修剪參考的時鐘源

 

4.3.5 McuClocksettingConfig-> SIRC32K :內部 32KHz 低速 RC 振盪器配置

▲ 圖 4.3.5

 

4.3.6 McuClocksettingConfig-> FIRC :內部 96Mhz 高速 RC 振盪器配置

 

▲ 圖 4.3.6

 

• FIRC Enable:時鐘啟用
• FIRC Clock Monitor: 時鐘監測器啟用
• FIRC Clock Trim Enable: 啟用 FIRC 時鐘自動修剪參考時鐘源
• FIRC Stop Enable: 使能 CMU0，功能安全時需要
• FIRC Trim Source: 選擇自動修剪參考的時鐘源

 

4.3.7 McuClocksettingConfig-> PLL0 :倍頻器配置

 

▲ 圖 4.3.7

 

• PLL0 Enable : 時鐘啟用
• PLL0 Clock Monitor Enable: 時鐘監測器啟用
• PLL0 Clock Monitor Reset Enable: 時鐘監控異常復位啟用
• PLL0 Stop Enable : 使能 CMU0，功能安全時需要
• Mcu PLL0 Source Clock : 選擇 PLL0 的倍頻時鐘源

 

4.3.8 McuClocksettingConfig-> System Clock :系統時鐘配置

▲ 圖 4.3.8

• System Clock Select：選擇系統時鐘源
• Bus Clock Monitor ：總線時鐘監控啟用
• SCG ClkOut Select：選擇 CLKOUT 引腳輸出的時鐘源

 

4.3.9 McuClocksettingConfig-> PCC :外設時鐘源配置

▲ 圖 4.3.9

雙擊 Index 可以進入具體外設配置界面如圖 4.3.10 所示，以 FTU0 為例

▲ 圖 4.3.10

• Mcu Peripheral Name : 選擇外設的名稱
• Enable peripheral：是否啟用外設時鐘
• Peripheral clock selection：選擇外設時鐘源
• Peripheral Clock Divider：用於需要時鐘分配器的外設 分頻係數 1-8
• Peripheral Clock Frequency：在時鐘源選擇後且外設啟用的情況下，會自動計算該值

 

        4.3.10 McuClocksettingConfig-> Clock Reference Point:外設時鐘參考，需要在配置其他外設時引用它，如 FTU1_CLK、FTU4_CLK 在 GPT 配置中需要手動添加這兩個外設的時鐘（圖5.3.11、圖5.3.12）

▲ 圖 4.3.11

 

▲ 圖 4.3.12

 

4.3.11 McuClocksettingConfig-> SMISC:系統雜散項時鐘配置

▲ 圖 4.3.13

• McuClkOutConfigure ：用於測量時鐘是否配置正確的模塊，可以通過示波器測量 CLK OUT Pin 腳
• McuAONClkConfigure：低功耗時會用到。如 RTC
• McuSysCGCConfigure：晶片的雜散時鐘配置使能項

 

4.4 McuModeSettingConf  配置

      MCU 運行模式設置，不需要配置

 ▲ 圖 4.4

 

4.5 McuRamSectorSettingConfig 配置

        MCU RAM 配置在 MCU 上電後，進入 Main 函數前，會在 Start_up 內執行 Ram 初始化，一般不需要配置

▲ 圖 4.5

 

4.6 MCU模塊接口函數

       在 AutoSar 規範中 MCU 模塊的 API 有：Mcu_Init、Mcu_InitClock、Mcu_DistributePllClock、Mcu_GetPllStatus、Mcu_GetResetReason、Mcu_SetMode 等函數。

▲ 圖 4.6.1

 

初始化步驟：

       ①：調用 Mcu_Init 函數，使在 EB 工具中配置的 MCU 模塊初始化

       ②：調用 Mcu_InitClock 函數，初始化 PLL 時鐘以及其他時鐘配置項

       ③：調用 Mcu_GetPllStatus 函數，等待 PLL 的鎖定狀態為 Ture

       ④：調用 Mcu_DistributePllClock 函數，激活 PLL 時鐘到 MCU 時鐘分布

▲ 圖 4.6.2

 

五、MCAL PORT 模塊詳解

PORT 模塊就是 MCU 上的 Pin 腳配置，可以配置為 DIO、ADC、PWM、CAN、ICU、SPI 等引腳復用功能。

5.1  General 配置

▲ 圖 5.1

• Port Development Error Detect ：PORT 模塊開發錯誤檢測使能
• Port SetPinMode Api：Pin 模式設置的 API 使能
• Port VersionInfo Api ：讀取 PORT 模塊版本信息 API
• Port SetPinDirection Api：Pin 方向設置 API 使能
• Port Freeze Jtag And Reset Pins：將 jtag reset 引腳配置不可用，防止錯誤配置導致無法 Debug、復位。

 

5.2 Port Config 配置

5.2.1 Port Config Set 主要對 Port A、B、C、D、E 引腳屬性的定義

▲ 圖 5.2.1

           5.2.2 PortContainer_0 -> PortPin_0 界面

▲ 圖 5.2.2

• PortPinId: 邏輯上的 Id 值，從 1 遞增
• PortPin Name：對應晶片手冊的 pin 引腳 ID
• PortPin Mode Changeable：是否啟用在程序運行過程中更改 PortPin 的模式
• PortPin Mode: 選擇PortPin用作哪個功能
• PortPin Pull Enable：是否啟用開漏
• PortPin Pull Select： 是否啟用上下拉
• PortPin Direction Changeable: 是否可以在程序運行過程中改變 PortPin 的方向（輸入，輸出）
• PortPin Direction : PortPin的方向，輸入, 輸出
• PortPin Level Value:設置PortPin的初始化電平狀態
• PortPin Drive Strength Enable：引腳驅動能力配置
• PortPin Slew Rate Enable：引腳轉換速率配置
• PortPin Passive Filter Enable：是否啟用引腳數字濾波
• PortPin Initial Mode: 不需要配置

▲ 圖 5.3

六、MCAL DIO 模塊詳解

        DIO （輸入、輸出）模塊是對 MCU 引腳的訪問進行了抽象，並且還可以對引腳進行分組，若使用 MCU 引腳進行輸入輸出控制，則需要先配置 PORT 模塊中的該引腳為 GPIO 模式，再進行 DIO 模塊配置。

        6.1 General 配置

  

▲ 圖 6.1

• Dio Development Error Detect ：DIO 模塊開發錯誤檢測使能
• Dio Flip Channel Api ：引腳翻轉的 API 使能
• Dio Version Info Api ：讀取 Dio 模塊版本信息 API

 

      6.2 DioPort 配置

       一共分為 5 組  index 分別對應 PORT A、B、C、D、E

  

▲ 圖 6.2

 

         6.3 DioPort->idex 0

▲ 圖 6.3

        點擊 + 可以添加一個 DioChannel Index 0 ，雙擊進入 Index 0 進行引腳名稱 & 引腳位號的配置，如圖3.2 所示

 

6.4 DIO 模塊配置生成 Mcal 代碼

        在 EB 工具配置 DIO 模塊生成 Mcal 代碼後、 DIO 模塊中的的 name、Dio channel id 都會 Dio_Cfg.h文件中通過宏定義進行關聯起來如下圖所示:

▲ 圖 6.4

 

6.5 DIO 模塊常用接口函數

        在 AutoSar 規範中 Dio模塊的 API 有：Dio_ReadChannel、Dio_WriteChannel、Dio_FlipChannel，分別為 讀、寫、翻轉通道的功能。

▲ 圖 6.5

七、總結

        本文以點亮 LED 燈為示例介紹了有關 MCU 、PORT、DIO 相關模塊的配置並進行了模塊講解，其中 MCU 模塊最複雜的就是時鐘配置，需要結合晶片手冊去實現。

 

八、參考文獻

(1)  AUTOSAR_SWS_PortDriver.pdf

(2)  FC4150 Reference Manual V3.0.pdf

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