【CPKCOR-RA8D1】介绍、环境搭建、工程测试

本文介绍了 CPKCOR-RA8D1B 开发套件的相关信息，包括核心板和扩展板资源特点、原理图、参数功能，并完成 FSP 开发环境搭建，通过运行官方 Demo 例程，实现核心板、底板、摄像头模块、显示屏模块的工程测试

介绍

瑞萨 RA8D1 套件包括核心板和扩展板，带显示屏和摄像头模块，支持 MIPI-DSI 显示输出接口。 板上除了实现RA8D1 最小系统外，还搭载了实用的外设功能。CPKEXP-EKRA8X1 扩展板和核心板配合，可以方便地评估RA8x1 MCU的大部分功能。

瑞萨提供多种 CPK 开发板和扩展板，各个 CPK 板和目录的对应关系如下：

核心板

CPKCOR-RA8D1B 板使用 224BGA 封装的 RA8D1 MCU（U1），支持 MIPI-DSI 显示输出接口。

Top view

板上除了实现RA8D1最小系统外，还搭载了实用的外设功能，包括：

• 16位SDRAM（U2），32M字节容量
• QSPI Flash（U3），16M字节容量 - USB 2.0高速主机/设备，JUSB Type-C 2.0接口，支持主/从功能自动切换
• 板载Segger Jlink调试器，同时支持一路虚拟串口，JDBG Type-C 2.0 设备接口
  • Jlink工作指示LED（橙色）
• 电源LED（白色），用户LED-PA01（绿色），复位按键和用户按键-P008
• 2.54mm间距的通孔扩展接口
  • J901 串行口扩展
  • J902 外接调试器接口
  • JA，JD通用扩展接口

Bottom view

在开发板的底面，预留了丰富的扩展接口，包括：

• TF卡槽，支持3.3V信号电平（DS和HS速度模式）
• J1，J2 两个80管脚的高密度板对板连接器
  • HRS DF40C-80DP-0.4V(51)
  • 对应的扩展板用接插件有多种合高选择，1.5/2.0/3.0/3.5/4.0mm

详见：RA-Eco-RA8D1-224PIN-V2.0 | Gitee .

原理图

主控 MCU

供电

Type-C

JLINK

Flash

SDRAM

BTB

排针

扩展板

CPKEXP-EKRA8X1 是适用于CPK-RA8x1系列核心板的通用扩展板，扩展板上提供了和EK-RA8x1类似的接口，其中部分接口和EK-RA8x1管脚兼容，可以方便地评估RA8x1 MCU的大部分功能。

此通用扩展板也可作为一个设计样例，当用户有特定的功能需求时，可以自行修改，快速设计出符合需求的原型系统。

详见：cpkexp_ekra8x1 | ra生态工作室 .

外观

Top view

Bottom view

安装

通用扩展板可以配合以下核心板使用:

• CPKCOR-RA8D1B
• CPKHMI-RA8D1B

CPK-RA8x1核心板可以贴装不同类型的RA8x1 MCU，配合通用扩展板时能实现的功能也有所不同，需参考不同核心板 J1 和 J2 接口的信号定义。

• 安装核心板时，将核心板的螺丝孔和扩展板的螺丝孔位置对准，用力按下核心板，确认连接可靠即可；
• 取下核心板时，接插件连接较为紧密，且两个板子间空间较小（缺省连接器合高1.5mm），建议使用塑料撬棒，在各个螺丝孔位置轻轻将核心板与扩展板分离。

原理图

Arduino

CAN

Connector

MIPI

OV 摄像头

外设

排针

PMOD

SDHI

功能

板载硬件功能

• USB-FS Type-C 接口，通过2.0mm跳线组合选择Host或Device功能，支持RA8x1 MCU的USB-Boot功能。
• 2路CAN-FD 收发器，通过2.54mm跳线座连接MCU，可灵活适配需要使用的CAN通道和管脚。
• 百兆以太网，使用LAN8720AI PHY。
• H0233S001 2.33英寸全接口LCD模组，支持MIPI-DSI/RGB666/SPI显示接口（可选装）。
• QSPI Flash，WSON 6x8封装，可贴装NAND Flash (缺省不贴装)。
• RESET按键和NMI中断按键，1个用户按键。
• 1个电源LED，2个用户LED

扩展接口

所有的扩展接口都可以作为GPIO扩展来使用，但在管脚分布上，同一外设功能的I/O尽量分布在一起。排针接口的规格均为2.54mm间距。

• PMOD接口，支持Type2A扩展SPI接口（缺省）以及Type3A扩展UART接口（需修改跳接电阻）。
• Arduino UNO扩展接口。
• Grove接口1，仅支持I2C功能。
• Grove接口2，可选I2C、I3C或模拟接口功能。
• 50pin FPC LCD触摸屏扩展接口，支持MIPI-DSI（2 Lane）、RGB666、SPI显示，I2C触摸屏。
• 40pin 双排针 LCD触摸屏接口，支持RGB888显示，I2C触摸屏（与EK-RA8D1兼容）。
• 24pin FPC CEU接口（DVP摄像头接口），可以直接连接OV7725摄像头模组。
• 30pin 双排针 摄像头接口，其中前20pin的管脚定义和EK-RA8D1兼容。
• 20pin FPC接口，用于扩展OSPI设备（需要禁用核心板上的QSPI存储）。
• 20pin 双排针 SDIO/MMC接口。
• 24pin 双排针 GPIO信号扩展。
• 10pin 双排针 USB FS及调试烧录控制。
• 10pin CMSIS-DAP调试接口。
• 20pin ETM调试接口（未实装）。

电源选项

• 当USB Type-C接口配置为Device时，可以通过USB Type-C接口为扩展板（以及核心板）提供5V电源，限流2A。
• 扩展板上有电源选择区域，可以选择是否将核心板的电源信号连接到扩展板，也可通过扩展板上的电源脚为核心板提供独立的供电（例如模拟电源等）。
• 电池供电接口，可以为核心板提供VBATT电源。

缺省配置

CPKCOR-RA8D1B核心板 + CPKEXP-EKRA8x1扩展板，组成CPK-RA8x1开发套件，本手册以此套件为例，介绍通用扩展板的各个功能。

核心板上RA8x1 MCU的大部分功能管脚都通过2个80Pin的高密高速接口J1/J2连接到扩展板的各个接口，可以进行灵活的配置。 开发板套件在缺省状态下（出厂设置），可以直接使用以下接口。

• 核心板上的所有功能，包括SDRAM，QSPI NOR Flash，JLink，USB-HS，MicroSD卡，J901扩展口。
• LCD接口，通过MIPI-DSI连接分辨率为222x480的LCD屏。
• OV7725摄像头接口（背面），直接连接OV7725 24Pin的摄像头模组。
• USB-FS Type-C 2.0接口，缺省配置为Device，可通过跳线配置为Host。
• 1路CAN-FD接口。
• Arduino UNO 扩展接口。
• PMOD接口，Type 2A扩展SPI模式。
• 两个Grove接口，I2C模式。

跳线设置

瑞萨提供CPK-RA8D1B开发板套件的BSP，下载地址：CPKEXP-EKRA8X1 BSP Pack ；

瑞萨提供了 Excel 表格，详细记录 BSP 对应的各个管脚的功能设置

• 表格 CPK-RA8x1 BSP管脚配置 下载；
• 表格的详细使用可参考 通用扩展接口 部分；

BSP 缺省配置对应的跳线及开关设置如下。

1. USB-FS接口设置为USB Device，并将P407作为USB-FS的VBUS检测引脚（可以支持USB Boot）。红色跳线块为USB电源设置，绿色为信号连接。
2. 显示输出缺省使用板载2.33寸LCD（H0233S001），跳线设置如下。红色为LCD电源（3.3V），LCD接口模式为MIPI-DSI（IM0=0，IM1=1），LCD背光设置为常亮（BLK-EN=VCC）。 这个跳线模组采用了安全设计，使用2pin跳线块时，即使不小心插错跳线块，也不会造成系统短路或MCU管脚短接。
3. CEU摄像头和以太网复用，BSP缺省使用CEU摄像头功能，以太网PHY的RESET信号拉低。以太网RMII接口数据线上的跳线可以不用断开，但REFCLK50需要断开（以太网PHY的REFCLK50管脚一直有时钟信号输出，会干扰CEU接口的数据）。配套的OV7725摄像头的接口PCB底面，信号上接方式。安装后摄像头应朝着板的正面。
4. CAN-FD使用CAN-FD收发器1，P208/P209端口作为CAN-FD功能使用，P005作为Standby控制。
5. Grove2接口功能为I3C/I2C/Analog可选，缺省使用I2C功能，S2和S3开关拨到中间位置。

确认设置完成后，即可运行 CEU 样例程序，确认摄像头和显示屏是否工作正常。

详见：cpkexp_ekra8x1 -_overview | ra生态工作室 .

环境搭建

板载 J-Link 调试器，可使用多种环境实现程序调试。

• 下载并安装 瑞萨FSP (flexible software package) 灵活配置软件包 ；

注意：不需要单独安装 e² studio，FSP 平台安装程序会安装 e² studio 和使用 FSP 所需的所有其他工具。

• 由于这里使用 RA8D1 主控，仅安装 RA 系列软件包即可；

• 安装工具链时注意勾选官方 Demo 例程所需的 LLVM Embedded Toolchain for ARM ；

  

• 如果已安装 e2 studio 软件，需要增加 LLVM 工具链，方法如下：

  • 下载 LLVM-embedded-toolchain-for-Arm 工具链并解压；
  • 进入 窗口 - 首选项 - Renesas - Renesas Toolchain Management 页面；
  • 点击 添加 按钮，选择工具链解压文件夹，应用并关闭；

  

• 工具链安装完成后，可在工程配置时方便地进行选择。

工程测试

为了测试板载显示屏和摄像头模块，这里直接使用 e^2^ studio 打开官方示例 Demo 工程 ceu_cpkexp_ra8d1_ep，实现工程测试的相关流程。

Demo 下载

• 在目标存储文件夹右键打开 Git，执行指令 git clone https://gitee.com/ramcu/cpk_examples.git 克隆官方示例工程；

导入工程

• 导入或加载 CEU 工程，路径为 ...\cpk_examples\cpkexp_ekra8x1\ceu_cpkexp_ra8d1_ep\e2studio_llvm ；

• 设备名称：R7FA8D1BHECBD ；

• 进入 Stacks 标签页，查看该工程调用的堆栈；

  

工具链配置

• 右键工程文件夹，进入属性页面；
• 依次进入 C/C++ 构建 - 设置 - Toolchain，在 Change Toolchain 模块下选择对应的工具链；

• 点击 应用并关闭，重新构建工程即可。

流程图

根据 hal_entry.c 给出代码程序对应的流程图

代码

打开主函数所在文件 src\hal_entry.c ，代码如下

#include "hal_data.h"
#include "common_utils.h"
//#include "wave_data111.h"
#include <stdio.h>
#include "ov7725.h"
#include "ceu.h"
#include "board_sdram.h"
#include "graphics.h"

#include "mipi_dsi_ep.h"

FSP_CPP_HEADER
void R_BSP_WarmStart(bsp_warm_start_event_t event);
FSP_CPP_FOOTER

uint8_t g_image_vga_sram [ VGA_WIDTH * VGA_HEIGHT * YUV422_BYTE_PER_PIXEL ] ;

extern volatile bool g_vsync_flag;

void hal_entry(void)
{
       /* TODO: add your own code here */
       fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
       /* Initialize SDRAM. */
       bsp_sdram_init();

       /* Initialize IIC MASTER module */
        err = R_IIC_MASTER_Open(&g_i2c_master1_ctrl, &g_i2c_master1_cfg);
        /* Handle error */
        if(err != FSP_SUCCESS){
            APP_PRINT( "** IIC MASTER Open API failed ** \r\n");
        }

        #if 1
            /* Initialize OV7725 camera sensor */
            err = ov7725_open();
            /* Handle error */
            if(err != FSP_SUCCESS){
                APP_PRINT( "** ov7725_open API failed ** \r\n");
            }
            OV7725_Window_Set(VGA_WIDTH, VGA_HEIGHT, 1);
        #else
            ov5640_init();
            ov5640_set_output_format(OV5640_OUTPUT_FORMAT_RGB565);
            ov5640_auto_focus_init();
        //    ov5640_set_test_pattern(OV5640_TEST_PATTERN_COLOR_BAR);
            ov5640_set_output_size(VGA_WIDTH,VGA_HEIGHT);
            ov5640_set_exposure_level(OV5640_EXPOSURE_LEVEL_8);
        #endif

            err = ceu_init(g_image_vga_sram, VGA_WIDTH, VGA_HEIGHT);
            /* Handle error */
            if(err != FSP_SUCCESS ){
                APP_PRINT( "** ceu_init API failed ** \r\n");
            }

            graphics_init();

            mipi_dsi_entry();

            gp_frame_buffer = gp_single_buffer;

       while(1){

            /* Swap the active framebuffer */
            gp_frame_buffer = (gp_frame_buffer == gp_single_buffer) ? gp_double_buffer : gp_single_buffer;
            err = ceu_operation(g_image_vga_sram);
            /* Handle error */
            if(err != FSP_SUCCESS ){
                APP_PRINT( "** ceu_operation API failed ** \r\n");
            }

            #if(0)
            yuv422_to_rgb565(&g_image_vga_sram[0], &g_image_rgb565_sdram_buffer[0], VGA_WIDTH, VGA_HEIGHT);
            //            YUVtoRGB565(&g_image_vga_sram[0], &g_image_rgb565_sdram_buffer[0], VGA_WIDTH, VGA_HEIGHT);
            //            yuv422_to_rgb888(&g_image_vga_sram[0], &g_image_rgb565_sdram_buffer[0], VGA_WIDTH, VGA_HEIGHT);
            graphics_draw_frame(&g_image_rgb565_sdram_buffer[0], (uint8_t*) gp_frame_buffer, VGA_WIDTH, VGA_WIDTH, VGA_HEIGHT);
            #else
            graphics_draw_frame(&g_image_vga_sram[0], (uint8_t*) gp_frame_buffer, VGA_WIDTH, VGA_WIDTH, VGA_HEIGHT);
            #endif

            /* Now that the framebuffer is ready, update the GLCDC buffer pointer on the next Vsync */
            R_GLCDC_BufferChange (&g_display_ctrl, (uint8_t*) gp_frame_buffer, DISPLAY_FRAME_LAYER_1);
            /* Wait for a Vsync event */
            g_vsync_flag = RESET_FLAG;
            while (g_vsync_flag);
       }

#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
    /* Enter non-secure code */
    R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

代码结构见流程图，保存并构建工程。

工程调试

• 在左侧 项目资源管理器 窗口的项目文件夹上右键，选择 构建项目 ；
• 当工程编译完成，下方控制台输出无错误，表明工程构建完成；

• 使用 Type-C 数据线连接核心板的 Debug USB 接口和电脑；

• 右键工程，选择 调试方式 - 调试配置 ，选择编译完成的 _Flat 文件，调试器选择 J-Link ARM；

  

• 点击 调试 按钮，进入调试界面，点击菜单栏 运行 按钮执行程序；

效果

当工程运行时，板载 TFT 显示屏在完成色彩显示初始化和自检后，显示摄像头采集画面；

动态效果

见底部视频。

总结

本文介绍了 CPKCOR-RA8D1B 开发套件的相关信息，包括核心板和扩展板资源特点、原理图、参数功能，并完成 FSP 开发环境搭建，通过运行官方 Demo 例程，实现核心板、底板、摄像头模块、显示屏模块的工程测试，为后续深入开发做好铺垫，也为相关产品的开发设计和快速应用提供了参考。