ㄆㄜㄊㄧㄡㄙˋ: Silicon Labs EFM8 微控制器開發環境建置 [2.1.2]

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。

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。

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。
/*-/--*-*/*/*/*/***//-*-*-**-*/*-*-/*/*/*-*-/-////--/**/**--**/--///--//**----**//--**//**----***//*-**//*

*********************************************************************************
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）

*********************************************************************************

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：

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。

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

// 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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2020年8月28日星期五

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

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