Silicon Labs EFM8 微控制器開發環境建置 [2.1.2]－Simplicity Studio v4 全新專案建置範例

網頁最後修改時間：2020/08/28

從[1.1]網頁，開始說明如何以 Silicon Labs 的 EFM8 系列晶片（EFM8BB21F16G-QFN20）為主角，撰寫如何建置 8-bit Microcontrollers 的開發環境、如何建立專案以及如何進行韌體燒錄一系列的網頁。

此系列包含：

• Silicon Labs Simplicity Studio 8-bit Microcontrollers 開發環境建置；
  主要說明在 Simplicity Studio 建置 Silicon Labs 8-bit Microcontrollers 開發環境時所需要的軟體的下載和安裝。
• Keil C51 的 Silicon Labs C8051 / EFM8 開發環境建置；
  主要說明在 Keil µVision 建置 Silicon Labs 8-bit Microcontrollers 開發環境時所需要的軟體的下載和安裝。

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• 如何建立一個 Simplicity Studio 專案檔；
• 如何匯入、修改和編譯官方（或既有的）Simplicity Studio v4 專案範例；
  說明如何匯入已有的 Simplicity Studio 專案檔，進行編譯和修改。
• Simplicity Studio v4 全新專案建置範例；
  說明如何從頭建置一個新的 Simplicity Studio v4 專案檔。
• 如何匯入 Simplicity Studio v4 專案檔至 Keil C51；說明如何匯入 Simplicity Studio v4 專案檔至 Keil C51，進行編譯和修改。

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• 離線與 ISP（UART）燒錄；
  燒錄 .hex 檔的說明，和使用 ISP（UART）燒錄韌體的方法。

從[2.1.1]開始，連續三篇的網頁，都會用來說明 EFM8BB21F16G-QFN20 這顆晶片韌體專案的建立步驟和方法。而這一篇，是針對 Simplicity Studio v4 全新專案建立的步驟做說明。

EFM8BB21F16G-QFN20 Package Marking（not included bee icon）

/*-/--*-*/*/*/*/***//-*-*-**-*/*-*-/*/*/*-*-/-////--/**/**--**/--///--//**----**//--**//**----***//*-**//*
本篇的專案檔，請依照此篇的說明自行建置，所需要的程式碼已附在網頁中。
/*-/--*-*/*/*/*/***//-*-*-**-*/*-*-/*/*/*-*-/-////--/**/**--**/--///--//**----**//--**//**----***//*-**//*

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網頁所用到的開發板與燒錄模擬器：

• Silabs Busy Bee EFM8BB2 開發板學習套件（含燒錄/模擬器）

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經過 1.1 Silicon Labs Simplicity Studio 8-bit Microcontrollers 開發環境建置 裡軟體安裝的說明，想必 Simplicity Studio v4 已經完成安裝，現在開始準備要進行 EFM8BB21F16G-QFN20 韌體專案的建立。

我將 Simplicity Studio v4 專案檔的建立分為兩個單元做說明：第一個，是以如何匯入既有的 Simplicity Studio v4 專案為主題，來說明匯入的步驟；第二個，則是以如何建立一個全新的 Simplicity Studio v4 專案為主題，從頭開始來說明建立的步驟。這兩個部分的差異不多，只有前面幾個步驟不同而已，後面的步驟就都很雷同了。

每個單元為了解講的方便，再細分為下面幾個小部份：

• 如何匯入、修改和編譯官方（或既有的）SSv4 專案範例；
• 匯入專案檔；
• 變更晶片型號；
• 創建新的硬體組態檔（.hwconf）；
• 修改硬體組態檔；
• 韌體一鍵燒錄；
• EFB8BB2_ExternalInterrupts 韌體測試；
• Simplicity Studio v4 全新專案建置範例；
• 建立新專案；
• 修改硬體組態檔；
• 撰寫程式碼；
• 韌體一鍵燒錄；
• EFM8BB21F16G-C-QFN2-_Demo01 韌體測試；

做為參考的文件有：

• an1160-project-collaboration-with-simplicity-studio.pdf；
• AN0821: Simplicity Studio™ C8051F85x Walkthrough.pdf；

開始之前，先建立幾個縮寫字：

• SSv4：代表 Simplicity Studio v4 軟體；
• {SilabsSSv4}：代表 Simplicity Studid v4 安裝的目錄；

【Simplicity Studio v4 全新專案建置範例】

如果有看過前一篇網頁，相信這一篇也會很容易就能了解。只有前面建置專案的幾個步驟不同而已，後面就都差不多的步驟了。

這個專案參考
{SilabsSSv4}\D:\SiliconLabs\SimplicityStudio\v4\developer\sdks\8051\v4.1.7\examples\EFM8BB2_SLSTK2021A\UART\STDIO 這個範例資料夾，都是提示用戶輸入一個字元，然後把這字元轉換為 16 進位後回應給用戶。

兩者之間所不同的是：前者使用了 retargetserial 函式庫；後者採用 stdio 函式庫的 printf() 函式。

/*--*//**---/*///**---*-*////***--*/*///***----*///--*/*///**--*/*//**--**/*//
* Create a new SSv4 Project - 建立新專案 ：

桌面點擊開啟 "Simplicity Studio"，在其選單點選 "Project -> Silicon Labs MCU Project..."，打開 "New Silicon Labs Project" 對話視窗。

Create a new SSv4 Project - 建立新專案 - 01

進行下面的選項設定：

• 選擇 Part: 為 EFM8BB21F16G-C-QFN20；

完成設定後，應該如下圖所示。

按 "Next >" 進入到下一個畫面。

Create a new SSv4 Project - 建立新專案 - 02

選擇新增的專案型式為何？

點選 🔘 Simplicity Configuration Program，再按 "Next >" 進入到下一個畫面。

Create a new SSv4 Project - 建立新專案 - 03

專案的名稱和專案儲存的位置，如下做設定：

• Project name：請命名為 EFM8BB21F16G-C-QFN20_Demo01；
• Location：若要使用預設的位置儲存專案，請務必勾選 ☑ Use default location 選項；否則，按 "Browse..." 選擇要儲存的資料夾位置。

按 "Next >" 進入到下一個畫面。

Create a new SSv4 Project - 建立新專案 - 04

建立專案中...

Create a new SSv4 Project - 建立新專案 - 05

一但完成新建專案後，主畫面變化如下所示。

Create a new SSv4 Project - 建立新專案 - 06

/*--*//**---/*///**---*-*////***--*/*///***----*///--*/*///**--*/*//**--**/*//
* Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 ：

新建專案的同時，也會同時新增一個與專案同名但不同附檔名的硬體組態檔（EFM8BB21F16G-C-QFN2-_Demo01.hwconf）。打開它，切換至 "DefaultMode Peripherals" 頁籤，進行如下的群組設定：

• Clocking：
• 勾選 ☑ Clock Control；
• Communications：
• 勾選 ☑ UART 0；
• Timers：
• 勾選 ☑ Timers；
• 勾選 ☑ Watchdog Timer；

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 01

各週邊群組的項目選定後，開始 "DefaultMode Port I/O" 的設定；不用切換中間的頁籤，只要使用右上角 "Outline" 頁籤，就可做下面需要的屬性設定。

點選左上角 "Outline" 頁籤中的 Port I/O，下方會出現它的屬性。

設定 Enable Crossbar 為 Enabled。

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 02

改點選左上角 "Outline" 頁籤中的 CROSSBAR0，下方會出現它的屬性。

設定 UART 0 的 Data 為 Enabled。

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 03

回到剛剛週邊群組的細項屬性設定。

在 Clocking 群組，點選 Clock Select 後，做如下的屬性設定：

• Clock Source Divider 設定為 SYSCLK / 1；

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 04

在 Communications 群組，點選 UART 0 後，做如下的屬性設定：

• Serial Port Control 的 Enable Receive 設定為 Enabled；

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 05

在 Timers 群組，點選 Watchdog Timer 後，做如下的屬性設定：

• WatchDog Control 的 WDT Enable 設定為 Disable；

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 06

同樣在 Timers 群組，點選 TIMER Setup 後，做如下的屬性設定：

• Timer 1
• Mode 設定為 Mode 2, 8-bit Counter/Timer with Auto-Reload；
• Clock Source 設定為 Use SYSCLK；
• Timer Switch 1:Run Control 設定為 Start；

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 07

繼續在 Timers 群組，點選 TIMER 0/1 後，做如下的屬性設定：

• Timer 1 Mode 2, 8-bit Counter/Timer with Auto-Reload
• Target Overflow Frequency 設定為 230400 (0x38400)；

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 08

切換中間畫面視窗的頁籤到 "DefaultMode Port I/O"，然後點選晶片圖示上的 <18/P0.4> 接腳。

<18/P0.4> 接腳是作為 UART 的 TX 用，因此接腳必須設定為輸出。

在主畫面右邊中間的屬性視窗，Settings 的 IOMode 設定為 Digital Push-Pull Output。

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 09

改點選晶片圖示上的 <17/P0.5> 接腳。

<17/P0.5> 接腳是作為 UART 的 RX 用，因此接腳必須設定為輸入。

在主畫面右邊中間的屬性視窗，預設 Settings 的 IOMode 已設定為 Digital OpenDrain I/O，所以不需要做任何修改。

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 10

到此就完成專案的硬體組態檔的設定。

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還記得這個專案所參考的，是原本使用 retargetserial 函式庫來處理 UART 通訊的程式，只不過新建專案時不想沿用，而改用其他的方式來實現。由於新專案使用 UART 0，所以可以直接使用 printf() 的方式來做 UART 的輸出，但若是改用其他的 UART 就可能不適用了。這時就需要自己去處理這些輸入和輸出的字元或字串。

retargetserial 函式庫封裝了這些處裡的細節，要做為學習參考或是直接使用都是不錯的選擇，因此順手介紹這個函式庫，說明要怎麼引入和要到哪裡找。

首先在軟體主畫面左邊，滑鼠右鍵點擊 "Project Explorer" 下專案名稱 EMB8BB21F16G-C-QFN20_Demo01，下拉選單選擇 "Properties"。

開啟專案的屬性視窗後，左邊選擇 "C/C++ Build -> Project Modules"，然後在 8051 -> EFM8 -> BSP 下勾選 ☑ Efm8 Retargetserial (v4.1.7.0_-2129476106)。

按 "Apply" 應用變更（或按 "OK" 儲存設定並關閉視窗）。

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 11

左邊切換選擇 "C/C++ Build -> Path and Symbols"，選擇 Assembly 可以看到 retargetserial 函式庫的路徑已經加入。

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 12

之後如果需要修改這些路徑的設定，只要按下 "Edit..." 就會開啟視窗讓用戶做修改。

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 13

接著變更選擇 GNU C，同時可以看到 retargetserial 函式庫的路徑也被加入。

按 "OK" 儲存並離開專案屬性設定對話視窗。

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 14

一但變更這些路徑，請重新編譯專案，否則就無法反映這些路徑的變更。

按 "Yes" 重新編譯專案。

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 15

整個 SSv4 專案規劃就如下圖左邊所示。

Create a new SSv4 Project - 修改硬體組態檔 - 16

/*--*//**---/*///**---*-*////***--*/*///***----*///--*/*///**--*/*//**--**/*//
* Create a new SSv4 Project - 撰寫程式碼：

請複製下面的程式碼，取代原來的 EFM8BB21F16G-C-QFN2-_Demo01.c 裡面的程式碼。

EFM8BB21F16G-C-QFN2-_Demo01.c

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68

// Program Description: // // This program demonstrates how to configure the EFM8BB2 to use routines // in STDIO.h to write to and read from the UART0 interface. The program // reads a character using the STDIO routine getchar(), outputs that character // to the screen, and then outputs the ASCII hex value of that character. // // Resources: // SYSCLK - 24.5 MHz HFOSC0 / 1 // UART0 - 115200 baud, 8-N-1 // Timer1 - UART0 clock source // P0.4 - UART0 TX // P0.5 - UART0 RX //========================================================= // src/EFM8BB21F16G-C-QFN20_Demo01_main.c: generated by Hardware Configurator // // This file will be updated when saving a document. // leave the sections inside the "$[...]" comment tags alone // or they will be overwritten!! //========================================================= //----------------------------------------------------------------------------- // Includes //----------------------------------------------------------------------------- #include <SI_EFM8BB2_Register_Enums.h> // SFR declarations #include "InitDevice.h" // $[Generated Includes] #include <stdio.h> // [Generated Includes]$ //----------------------------------------------------------------------------- // SiLabs_Startup() Routine // ---------------------------------------------------------------------------- // This function is called immediately after reset, before the initialization // code is run in SILABS_STARTUP.A51 (which runs before main() ). This is a // useful place to disable the watchdog timer, which is enable by default // and may trigger before main() in some instances. //----------------------------------------------------------------------------- void SiLabs_Startup (void) { // $[SiLabs Startup] // [SiLabs Startup]$ } //----------------------------------------------------------------------------- // main() Routine // ---------------------------------------------------------------------------- int main (void) { uint8_t inputCharacter; // Used to store character from UART // Call hardware initialization routine enter_DefaultMode_from_RESET(); SCON0_TI = 1; // This STDIO library requires TI to // be set for prints to occur while (1) { // $[Generated Run-time code] printf( "\nEnter character: " ); inputCharacter = getchar(); printf( "\nCharacter entered: %c", inputCharacter ); printf( "\n Value in Hex: %bx", inputCharacter ); // [Generated Run-time code]$ } }

/*--*//**---/*///**---*-*////***--*/*///***----*///--*/*///**--*/*//**--**/*//
* Create a new SSv4 Project - 韌體一鍵燒錄：

按下紅色框框處的鐵鎚圖示進行編譯。

鐵鎚旁邊的小按鈕裡面包含兩個選項："... - debug"和 "... - release" 都可以用來編譯，只不過在不需要做除錯的情況之下，直接採用 "... - release" 選項進行編譯就可以。

如果一切正常，將會輸出類似下面的編譯訊息。

Create a new SSv4 Project - 韌體一鍵燒錄 - 01

** 請務必在進行燒錄之前將燒錄模擬器與開發板連接好，並插上電腦！

SSv4 軟體主畫面中，按 "Flash Programmer" 開始進行韌體燒錄。

Create a new SSv4 Project - 韌體一鍵燒錄 - 02

選擇編譯之後產生的 hex 檔（這裡指的就是 EFM8BB21F16G-C-QFN20_Demo01.hex），選定之後的 hex 檔會顯示在 "Flash Progrmmer" 的 File 欄位。

燒錄之前要先清除晶片裡面的韌體資料，所以 "Erase" 要先執行一次，之後如果 "Program" 按鈕不能用，那就關閉後再重啟 "Flash Programmer" 一遍，就能使用。

Create a new SSv4 Project - 韌體一鍵燒錄 - 03

完成晶片記憶體的擦除之後，按下 "Program" 進行燒錄。

Create a new SSv4 Project - 韌體一鍵燒錄 - 04

燒錄成功後，按下 Close 關閉視窗，現在可以開始準備硬體測試了！


/*--*//**---/*///**---*-*////***--*/*///***----*///--*/*///**--*/*//**--**/*//
* Create a new SSv4 Project - EFM8BB21F16G-C-QFN2_Demo01 韌體測試：

要進行韌體測試，請預先好準備 USB 轉 TTL 模組或 USB 轉 RS232 線。

根據 EFM8BB21F16G-C-QFN2_Demo01.c 裡面的說明，

// Program Description:
//
// This program demonstrates how to configure the EFM8BB2 to use routines
// in STDIO.h to write to and read from the UART0 interface.  The program
// reads a character using the STDIO routine getchar(), outputs that character
// to the screen, and then outputs the ASCII hex value of that character.
//
// Resources:
//   SYSCLK - 24.5 MHz HFOSC0 / 1
//   UART0  - 115200 baud, 8-N-1
//   Timer1 - UART0 clock source
//   P0.4   - UART0 TX
//   P0.5   - UART0 RX

第一種測試方式是使用 USB 轉 TTL 模組，直接將 USB 轉 TTL 模組的接腳，與 EFM8BB2 學習開發板兩邊的晶片接腳相連接即可，電源也使用 USB 轉 TTL 模組的不用外接；此方法不需要用到開發板上的 RS232 晶片。

兩者之間的接線，如下表所示：

EFM8BB21F16G-QFN20 接腳名稱	USB 轉 TTL 模組
<P0.4>（UART0 TX）	<Rx>
<P0.5>（UART0 RX）	<Tx>
<+5V>	<+5V>
<GND>	<GND>

第二種測試方式是使用 USB 轉 RS232 線，不過這需要預先將 EFM8BB2 學習開發板上的 RS232 晶片的 <TxD> 和 <RxD> 接腳預先連接到 <P0.5> 和 <P0.4>，然後接上 USB 轉 RS232 線到開發板上的 DB9 接頭，才能進行測試。

兩者之間的接線，如下表所示：

EFM8BB21F16G-QFN20 接腳名稱	週邊接腳名稱
<P0.4>（UART0 TX）	<RxD>
<P0.5>（UART0 RX）	<TxD>

開啟電腦的測試軟體，按下開發板上的 RESET 按鈕，然後輸入 A，輸入/輸出的情況就如下圖所示。

程式執行輸出結果

【結論】

本篇，說明了從頭建立一個 SSv4 專案檔的步驟和方法。對於初學者來說，建議使用上一篇匯入專案的方式，來學習與熟悉 EFM8BB21-C-QFN20 晶片韌體程式的開發，這會比從頭建立一個專案檔更容易上手。有任何不懂的地方，官方有提供論壇和豐富的資料文件與應用筆記可供交流、詢問、參考與查閱。

SSv4 支援多種軟體的專案檔匯入，除了 Simplicity Studio 和 Keil C51 專案檔外，其餘沒說到的專案檔匯入步驟和方法，請自行參考官方文件或網路上的教學。

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