【Follow me第二季第3期】作品提交

CoderX9527

【Follow me第二季第3期】作品提交 [复制链接]

 

 

致谢

非常感谢 EEWORLD && DigiKey 联合举办的 FollowMe 活动，我非常幸运地参与了此次活动，学到了不少东西。以前没接触过 Renesas MCU，也没有接触过 Renesas 的开发环境，经过这次的学习，我学会了 DAC 输出波形，通过 QSPI 读写 Flash。受益良多。

 

视频

 

 

https://training.eeworld.com.cn/video/41969

 

 

代码

 

https://download.eeworld.com.cn/detail/CoderX9527/635246

 

 

任务简介

此次活动总共有4个任务：

1. 入门任务：搭建环境，下载调试例程，Blink，按键；
2. 基础任务：quid-spi flash 和 octo-spi flash 配置以及读写速度测试；DAC配置生成波形以及性能测试；
3. 进阶任务：示例程序中新增命令打印信息；
4. 扩展任务：设计一个类似信号发生器功能的例程。通过命令或者按键，设置 DAC 输出波形，可通过 flash 存储历史波形等信息。

 

物料

此次活动仅使用一个物料，即 EK-RA6M5 板卡。

 

1. 入门任务
其中入门任务，已经在如下帖子中分享我的实践： https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1301289-1-1.html

此次作品提交贴分三个部分，分别介绍基础任务、进阶任务和扩展任务。

 

2. 基础任务：QSPI-Flash 和 OSPI-Flash 速度测试，以及 DAC 配置生成波形和性能测试

 

QSPI-Flash 和 OSPI-Flash 速度测试

QSPI-Flash和OSPI-Flash 速度测试在 quick_start 工程中已经有了，这里理清楚它们的实现思路并实测演示。

 

实现思路

从下面的菜单项可以看到QSPI-Flash和OSPI-Flash速度测试的入口函数是 ext_display_menu()

串口打印输出如下，用户输入整数为2的倍数，最大值为64，指定文本块大小，然后开始测试。

 

主流程

OSPI-Flash 读写测试流程

 

QSPI-Flash 写测试流程

 

QSPI-Flash 读测试流程

 

速度测试

 

块大小 2KB

块大小 4KB

块大小 8KB

块大小 16KB

块大小 32KB

块大小 64KB

 

总结

 

从上图可知：

1. 无论QSPI还是OSPI，块大小翻倍，读写耗时都会翻倍，大约是2倍；
2. 同样的块大小写操作，OSPI耗时基本是 QSPI 的一半，即速度大约是 QSPI 的2倍，符合预期；
3. 同样的块大小读操作，OSPI耗时基本是 QSPI 的1/6，即速度大约是 QSPI的6倍。

 

DAC配置生成波形和性能测试

RA6M5 提供了一个带输出放大器的 12bit DAC，有两个输出通道。DA0 管脚是 DAC的通道0输出管脚，DA1 是 DAC 的通道1输出管脚。

 

三角波

由于 DAC 位宽是12位，数值范围是[0, 4095]，因此三角波一个周期内的数值变化趋势是 0逐步增加到 4095，然后又逐步减少到0，周期循环。

这里为此单独写了一个生成三角波的模块，每次调用函数 triangle_wave_get_next() 都会获取三角波中的下一个点。

C++ typedef struct { int16_t step; /**< 斜率 */ int32_t val; } triangle_wave_t; static triangle_wave_t m_triangle_wave = { .step = 1 // 默认斜率为1 }; /** * @brief 设置三角波斜率，可选值 [-2048, 2048] * * @param step */ void triangle_wave_cfg(int16_t step) { if ((step < -2048) || (step > 2048)) { return; } m_triangle_wave.step = step; } /** * @brief 获取三角波中的下一个点 * * @return int32_t */ int32_t triangle_wave_get_next(void) { int32_t temp = 0; temp = m_triangle_wave.val + m_triangle_wave.step; if (m_triangle_wave.step >= 0) { if (temp > 4095) { m_triangle_wave.step = 0 - m_triangle_wave.step; // step 变负数 } } else { if (temp < 0) { m_triangle_wave.step = 0 - m_triangle_wave.step; // step 变正数 } } m_triangle_wave.val += m_triangle_wave.step; return m_triangle_wave.val; }

 

DAC 配置

 

新增Stack--DAC

1. 双击工程的配置文件 configuration.xml 文件，打开配置工具；
2. New Stack 展开子菜单，选择 DAC

 

g_dac0 属性

1. 打开 Properties 窗口，点击 HAL/Common Stacks 窗口中的 g_dac0 DAC (r_dac) ，然后就可以在下方属性窗口看到 g_dac0 的各个设置。
2. 属性中可知 DAC 通道0对应的实例对象名字为 g_dac0，数据格式：Right Justifed，即数据右对齐，其他选项都是默认值；
3. 从 Pins 可以看到 DA0 没有对应管脚，即（3）是 None，我们单击（4）处的箭头就可以跳转到 Pin Configuration 窗口，配置 DA0 管脚。

展开的 Pin Configuration 窗口中，可以看到 DAC0 的 管脚还是 None，我们修改为 P014，然而还是红色标注，说明配置有错误。

 

DA0 配置 P014 为输出管脚，红色表示管脚有错误或冲突。

 

找到 ADC 中的 ADC0，可知通道 AN012 占用了 P014 管脚，修改它为 None，即可解决 DAC0 配置 P014 管脚冲突问题。

 

确认 DAC0 的 P014 管脚配置没有问题之后，还需要点击 Generate Project Content 重新生成工程。

 

DAC 输出三角波

在函数 common_init() 中添加如下代码，初始化 DAC

在 gpt_blue_callback() 中添加一行 R_DAC_Write(&g_dac0_ctrl, triangle_wave_get()) 即可输出三角波。

 

示波器测量

 

 

心得体会

1. 熟悉了定时器操作；
2. 熟悉了QSPI-Flash, OSPI-Flash 的操作，实测对比读写速度，对于两者的性能有更深的认识；
3. 熟悉了DAC模块，如何在 e2studio 中添加并配置 DAC 模块，示波器测试 DAC 输出，加深了对 DAC 的认识；
4. DAC输出波形如此简单，以前以为很难，其实就是往 DAC 输出一个数值即可。

 

3. 进阶任务目标：示例程序中新增命令打印信息

 

显示命令的代码

从 main() 开始，一路找到显示菜单的函数，流程图如下：

 

菜单数组 s_menu_items

菜单数组如下，每一个成员都是一个结构体 st_menu_fn_tbl_t，成员 p_name 表示显示的菜单名字，成员 p_func 表示此菜单的执行函数。

C++ typedef struct menu_fn_tbl { char_t * p_name; /*<! Name of Test */ test_fn ( * p_func)(void); /*<! Pointer to Test Function */ } st_menu_fn_tbl_t; /* Table of menu functions */ static st_menu_fn_tbl_t s_menu_items[] = { {"Kit Information" , kis_display_menu}, {"Web Server" , eth_emb_display_menu}, {"Network Name Lookup" , eth_www_display_menu}, {"Quad-SPI and Octo-SPI Speed Comparison" , ext_display_menu}, {"Cryptography and USB High speed (MSC)" , enc_display_menu}, {"Next Steps", ns_display_menu }, {"", NULL } };

如第一个菜单项，菜单名字为 "Kit Information"，菜单的执行函数为 kis_display_menu()。这个菜单执行函数打印开发板的基本信息，包括板卡名字，part number，128-比他UID，芯片温度，蓝色LED闪烁频率、亮度等级等。

我新增一个命令，菜单名字为 "Welcome"，菜单执行函数为 kit_welcome()，此菜单打印MCU的温度信息。

 

菜单数组更新

C++ /* Table of menu functions */ static st_menu_fn_tbl_t s_menu_items[] = { {"Welcome" , kit_welcome}, // 新增命令 {"Kit Information" , kis_display_menu}, {"Web Server" , eth_emb_display_menu}, {"Network Name Lookup" , eth_www_display_menu}, {"Quad-SPI and Octo-SPI Speed Comparison" , ext_display_menu}, {"Cryptography and USB High speed (MSC)" , enc_display_menu}, {"Next Steps", ns_display_menu }, {"", NULL } };

 

kit_welcome() 实现

此函数实现如下，最关键的就是第10行代码，把字符串输出到 s_print_buffer，然后调用函数 print_to_console((void *)s_print_buffer) 输出到终端。

C++ test_fn kit_welcome(void) { int8_t c = -1; sprintf (s_print_buffer, "%s%s", gp_clear_screen, gp_cursor_home); /* ignoring -Wpointer-sign is OK when treating signed char_t array as as unsigned */ print_to_console((void*)s_print_buffer); sprintf (s_print_buffer, "\r\nWelcome, EEWORLD & DigiKey FollowMe 2-3 by CoderX9527\r\n"); /* ignoring -Wpointer-sign is OK when treating signed char_t array as as unsigned */ print_to_console((void*)s_print_buffer); /* ignoring -Wpointer-sign is OK when treating signed char_t array as as unsigned */ sprintf (s_print_buffer, MENU_RETURN_INFO); print_to_console((void*)s_print_buffer); while (CONNECTION_ABORT_CRTL != c) { c = input_from_console (); if ((MENU_EXIT_CRTL == c) || (CONNECTION_ABORT_CRTL == c)) { break; } } xEventGroupClearBits (g_update_console_event, STATUS_DISPLAY_MENU_KIS); return (0); }

 

运行演示

按下1进入 Welcome 命令界面，如下图所示：

按下空格键返回到主菜单。

 

心得体会

1. 通过串口输出打印信息也可以玩的很花，在打印的字符串中加入特殊的控制字符，例如 \x1b[2m 等可以控制输出的格式，以及输出文字的颜色，但是需要串口中断支持；

 

4. 扩展任务：设计一个类似信号发生器功能的历程。可以在示例程序上修改。通过命令或者按键，设置DAC输出波形，可以通过 Flash 存储历史波形等信息。

 

设计思路

1. 信号发生器，支持输出三角波、正弦波。
2. 命令界面，t -- 三角波，s -- 正弦波，w -- 保存波形类型到Flash，r -- 从 Flash 读取波形类型。

 

实现步骤

1. 设计2种波形，分别是三角波、正弦波，能输出对应的波形；
2. 菜单中增加命令，进入信号发生器菜单界面，可选择子菜单项，总共4个选项；
3. 分别实现4个子菜单项；
4. 分别验证4个子菜单项；

 

菜单设计

在主菜单中新增一个菜单项，名字为 Signal Generator，执行函数为 kit_signal_generator()。

C /* Table of menu functions */ static st_menu_fn_tbl_t s_menu_items[] = { {"Welcome" , kit_welcome}, {"Signal Generator" , kit_signal_generator}, // 信号发生器 {"Kit Information" , kis_display_menu}, {"Web Server" , eth_emb_display_menu}, {"Network Name Lookup" , eth_www_display_menu}, {"Quad-SPI and Octo-SPI Speed Comparison" , ext_display_menu}, {"Cryptography and USB High speed (MSC)" , enc_display_menu}, {"Next Steps", ns_display_menu }, {"", NULL } };

 

函数 kit_signal_generator()

执行函数在串口打印如下信息，用户输入

• t 输出三角波

• s 输出正弦波

• w 保存当前的波形类型到 Flash

• r 从 Flash 读取波形类型，并立刻输出波形

• 空格键，返回主菜单

C test_fn kit_signal_generator(void) { int8_t c = -1; sprintf(s_print_buffer, "%s%s", gp_clear_screen, gp_cursor_home); print_to_console((void*)s_print_buffer); sprintf(s_print_buffer, MODULE_NAME, g_selected_menu); print_to_console((void*)s_print_buffer); // 此处打印各个菜单项 sprintf(s_print_buffer, OPT_HELP); print_to_console(s_print_buffer); sprintf(s_print_buffer, OPT_TRIANGLE); print_to_console(s_print_buffer); sprintf(s_print_buffer, OPT_SINE); print_to_console(s_print_buffer); sprintf(s_print_buffer, OPT_WRITE); print_to_console(s_print_buffer); sprintf(s_print_buffer, OPT_READ); print_to_console(s_print_buffer); sprintf(s_print_buffer, MENU_RETURN_INFO); print_to_console((void*)s_print_buffer); while (CONNECTION_ABORT_CRTL != c) { c = input_from_console(); if (c == 't') { triangle_wave_cfg(20); wave_type_set(WAVE_TYPE_TRIANGLE); print_to_console("t --> Force wave type: Triangle\r\n"); continue; } if (c == 's') { wave_type_set(WAVE_TYPE_SINE); print_to_console("s --> Force wave type: Sine\r\n"); continue; } if (c == 'w') { sprintf(s_print_buffer, "w --> Save wave type: %u \r\n", (uint32_t)wave_type_get()); print_to_console(s_print_buffer); save_wave_type(wave_type_get()); continue; } if (c == 'r') { uint32_t wt = 0; if (restore_wave_type(&wt) == FSP_SUCCESS) { wave_type_set(wt); } sprintf(s_print_buffer, "r --> Restore wave type: %u \r\n", (uint32_t)wave_type_get()); print_to_console(s_print_buffer); continue; } if ((MENU_EXIT_CRTL == c) || (CONNECTION_ABORT_CRTL == c)) { break; } } xEventGroupClearBits(g_update_console_event, STATUS_DISPLAY_MENU_KIS); return (0); }

 

产生三角波

产生三角波的代码见入门任务，这里仅粘贴代码。重点在函数 triangle_wave_get_next()，每调用一次即可得到下一个点。

C typedef struct { int16_t step; /**< 斜率 */ int32_t val; } triangle_wave_t; static triangle_wave_t m_triangle_wave = { .step = 1 // 默认斜率为1 }; /** * @brief 设置三角波斜率，可选值 [-2048, 2048] * * @param step */ void triangle_wave_cfg(int16_t step) { if ((step < -2048) || (step > 2048)) { return; } m_triangle_wave.step = step; } /** * @brief 获取三角波中的下一个点 * * @return int32_t */ int32_t triangle_wave_get_next(void) { int32_t temp = 0; temp = m_triangle_wave.val + m_triangle_wave.step; if (m_triangle_wave.step >= 0) { if (temp > 4095) { m_triangle_wave.step = 0 - m_triangle_wave.step; // step 变负数 } } else { if (temp < 0) { m_triangle_wave.step = 0 - m_triangle_wave.step; // step 变正数 } } m_triangle_wave.val += m_triangle_wave.step; return m_triangle_wave.val; }

 

产生正弦波

产生正弦波的代码也很简单，只需要调用 sine_wave_get_next() 即可获取下一个点。

C #ifndef M_PI #define M_PI 3.14159265358979323846 #endif #define SAMPLE_N (500) // sin 周期 500 个点 #define X_FACT ((2 * M_PI) / SAMPLE_N) // X系数 static int sine_t = 0; // 时间变量 double sine_wave_get_next(void) { double y = (sin(X_FACT * sine_t) + 1) / 2 * 4095; sine_t++; return y; }

 

保存波形、读取波形

QSPI-Flash 的读写操作参见 QSPI-Flash 读写速度测试，修改 qspi_write_test() 和 qspi_read_test() 函数即可分别实现写 Flash 和读 Flash 的操作。

 

保存波形 save_wave_type()

入口参数 wt 表示波形类型，参见 wave_type_e。

1. 先调用 qpi_init() 初始化 QSPI ；
2. R_QSPI_Erase() 擦除一个扇区；
3. R_QSPI_Write() 把 wt 写入到第一个扇区首地址上；
4. deinit_qspi() 反初始化 QSPI

C /** * @brief 保存波形类型到 Flash 上。 * * @param wt 参见 wave_type_e * @return */ static fsp_err_t save_wave_type(uint32_t wt) { fsp_err_t fsp_err = FSP_SUCCESS; fsp_err_t err = FSP_SUCCESS; spi_flash_protocol_t current_spi_mode; uint32_t block_size = 4; // 4KB /* Convert from kB */ block_size *= 1024; /* The comms mode is EXTENDED_SPI by default */ current_spi_mode = SPI_FLASH_PROTOCOL_EXTENDED_SPI; /* initialise the QSPI, and change mode to that set in FSP */ err = qpi_init(); if (FSP_SUCCESS == err) { /* The comms mode has changed. So if recovering, this new mode required */ current_spi_mode = g_qspi_cfg.spi_protocol; } uint32_t page_write_count = 0; uint8_t* p_mem_addr; /* Cast to req type */ p_mem_addr = (uint8_t*)QSPI_DEVICE_START_ADDRESS; // NOTE: Erase Sector while (((page_write_count * SECTOR_SIZE) < block_size) && (FSP_SUCCESS == err)) { /* Erase Flash for one sector */ err = R_QSPI_Erase(&g_qspi_ctrl, p_mem_addr, SECTOR_SIZE); if (FSP_SUCCESS != err) { sprintf(s_print_buffer, "R_QSPI_Erase Failed\r\n"); print_to_console(s_print_buffer); } else { err = get_flash_status(); if (FSP_SUCCESS != err) { sprintf(s_print_buffer, "Failed to get status for QSPI operation\r\n"); print_to_console(s_print_buffer); } /* Verify the erased block data */ for (uint32_t count = 0; count < SECTOR_SIZE; count++) { if (DEFAULT_MEM_VAL != p_mem_addr[count]) { /* Verification failed, perhaps the ERASE failed */ err = FSP_ERR_NOT_ERASED; } } } p_mem_addr += SECTOR_SIZE; page_write_count++; } /* Handle error */ if (FSP_SUCCESS != fsp_err) { /* Fatal error */ SYSTEM_ERROR } /* Cast to req type */ p_mem_addr = (uint8_t*)QSPI_DEVICE_START_ADDRESS; page_write_count = 0; // NOTE: Write fsp_err = R_QSPI_Write(&g_qspi_ctrl, &wt, p_mem_addr, sizeof(wt)); /* close QSPI module */ deinit_qspi(current_spi_mode); /* Handle error */ if (FSP_SUCCESS != fsp_err) { /* Fatal error */ SYSTEM_ERROR } return (fsp_err); }

 

读取波形 restore_wave_type()

从 Flash 读取波形类型保存到入口参数 wt 中。

1. qpi_init() 初始化 QSPI；
2. memcpy() 读取 QSPI_DEVICE_START_ADDRESS 前1个word 并保存到 wt 地址上；
3. deinit_qspi() 反初始化 QSPI；

C /** * @brief 从 Flash 读取 wave_type * * @param wt * @return 0 表示成功，其他值表示失败 */ static fsp_err_t restore_wave_type(uint32_t* wt) { fsp_err_t err = FSP_SUCCESS; spi_flash_protocol_t current_spi_mode; uint8_t* p_mem_addr; /* The comms mode of the FLASH device is EXTENDED_SPI by default */ current_spi_mode = SPI_FLASH_PROTOCOL_EXTENDED_SPI; /* initialise the QSPI, and change mode to that set in FSP */ err = qpi_init(); if (FSP_SUCCESS == err) { /* The comms mode has changed. So if recovering, this new mode required */ current_spi_mode = g_qspi_cfg.spi_protocol; } // NOTE: Read wave type from Flash p_mem_addr = (uint8_t*)QSPI_DEVICE_START_ADDRESS; memcpy((void*)wt, p_mem_addr, sizeof(wt)); /* close QSPI module */ deinit_qspi(current_spi_mode); return (err); }

视频演示

 

心得体会

1. 学会了如何生成三角波、正弦波；
2. 模块化编程，有利于分解各个功能，减少串联出错的风险；
3. 学习 QSPI-Flash 的读写操作；

 

停车说爱枫林晚

是比较 牛！！！！！！！！！