瑞萨RA4L1-SENSOR套件开发板之SPI功能评估

原创于 2025-05-25 12:58:03 发布 · 829 阅读

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#c语言 #单片机

简介

本文介绍了基于RA4L1的SPI功能和指纹传感器FPC1020实现用户手指触摸检测的功能。

方法说明

硬件
开发板使用的是申请的RA4L1-SENSOR套件开发板，如图1所示

图2 硬件管脚和功能指示图
关于该开发板的详细信息（开发例程和电路原理图）请参考以下链接：[https://gitee.com/CoreMaker/RA4L1/tree/main]

FPC1020指纹传感器
FPC1020是一款电容式触摸指纹传感器，具有低能耗特性，专为移动设备开发和优化，该传感器采用高速SPI接口。https://www.fingerprints.com
调试器
调试器使用的是JLINK
软件环境
使用 Renesas 瑞萨 e2 studio + FSPv5.8.0
FSP以及e2studio下载地址：https://www.renesas.com/en/software-tool/flexible-software-package-fsp
软件功能框图

主要实现了按键检测、手指放置检测以及串口打印的功能。
开发步骤
本开发在官方例程基础上进行二次开发，首先导入官方提供的 e2 studio example project, 并对project进行配置，由于当前project并未使用TrustZone特性，所以将所有的Flash和RAM区域均设置为Non-secure，所以这里需要将运行/调试设置–>设置TrustZone 安全/非安全边界选项设置为否，避免每次调试烧录代码过程中软件自动按照默认值重新修改安全/非安全边界。

双击project路径下的configuration.xml, 选中Pins，找到SPI0，设置SPI0的MISO/MOSI/SCLK 对应IO脚，如下所示。
在这里插入图片描述
然后选中New Stack，Connectivity–>SPI（r_spi），如下图所示

按照如下所示设置g_spi0的属性（property），

此外，在调试过程中会使用到串口打印log，故需要设置UART，参考官方提供的UART例程，

在这里插入图片描述

同时，通过开发板上的按键K1触发手指检测流程，因此这里也添加了按键检测功能，使能外部中断检测按键，配置过程如下所示：

代码主要实现如下所示：

void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */
    /* Open the transfer instance with initial configuration. */
    err = R_SCI_UART_Open(&g_uart9_ctrl, &g_uart9_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);

    unsigned char buff[]="RA E2STUDIO";
    uint8_t buff_len = strlen(buff);
    err = R_SCI_UART_Write(&g_uart9_ctrl, buff, buff_len);
    if(FSP_SUCCESS != err) __BKPT();
    while(uart_send_complete_flag == false){}
    uart_send_complete_flag = false;

    g_spi0.p_api->open(g_spi0.p_ctrl, g_spi0.p_cfg);

    FPC1020_init();
    FPC1020_reset();
    R_BSP_SoftwareDelay(500, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
    FPC1020_setup();
    uint16_t id = FPC1020_hardware_id();
    printf("FPC id=%04X\n",id);

    fpc_flag_isr = 0;
    FPC1020_interrupt(true);

    /* KEY 外部中断初始化函数 */

   fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;

   /* Open ICU module */
   err = R_ICU_ExternalIrqOpen(&g_external_irq6_ctrl, &g_external_irq6_cfg);
   err = R_ICU_ExternalIrqOpen(&g_external_irq7_ctrl, &g_external_irq7_cfg);
   err = R_ICU_ExternalIrqOpen(&g_external_irq8_ctrl, &g_external_irq8_cfg);
   /* 允许中断 */
   err = R_ICU_ExternalIrqEnable(&g_external_irq6_ctrl);
   err = R_ICU_ExternalIrqEnable(&g_external_irq7_ctrl);
   err = R_ICU_ExternalIrqEnable(&g_external_irq8_ctrl);

    while(1)
    {

        if (key1_press) {
            key1_press = false;
            printf("Detect finger\n");
EnterFingerprint:
            FPC1020_command(FPC102X_REG_WAIT_FOR_FINGER);
            while(fpc_flag_isr == 0);
            fpc_flag_isr = 0;
            uint8_t interrupt = FPC1020_interrupt(true);
            if(interrupt == 0x81)
            {
                uint16_t status = FPC1020_finger_present_status();

                if((status & 0x60) != 0x60)
                {
                    R_BSP_SoftwareDelay(1000, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
                    goto EnterFingerprint;
                }
                printf("finger is detected\n");
            }
        }
        R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);
    }

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

测试电路

RA4L1开发板SPI接口对应的IO引脚
RA4L1开发板与FPC1020 SPI接口连接示意图
实物连接图

结果和结论

将代码编译并烧录到RA4L1开发板，并通过串口工具打印代码运行过程中对应的log，如下所示：
软件运行时打印的串口log
代码烧录成功后，运行过程中首先通过SPI接口读取指纹传感器FPC1020的ID，对应的值为020A，与该指纹传感器datasheet上的ID一致，说明SPI功能正常；然后按下开发板上的按键K1触发手指检测流程，当K1按下之后，串口打印“Detect finger”，将任一手指放置到指纹传感器触摸区域，当传感器检测到手指放置上去，就会打印“finger is detected”。