【瑞萨 RA-Eco-RA2L1 开发板评测】GPIO 输入输出驱动开发指南

本文档详细介绍 RA-Eco-RA2L1 开发板的 GPIO 输入输出驱动开发，包含 LED 输出控制、按键输入检测（轮询方式），基于官方 FSP 库和野火开发实战指南。

一、硬件介绍

1.1 RA-Eco-RA2L1 开发板 GPIO 资源

1.2 GPIO 工作模式

RA2L1 的 GPIO 支持以下模式：

1.3 FSP 中 IOPORT 属性说明

二、GPIO 输出开发（LED 控制）

2.1 新建工程

1. 打开 e² studio
2. 点击 文件 → 新建 → 瑞萨 C/C++ 项目 → Renesas RA
3. 选择 Renesas RA C/C++ Project，点击 下一步
4. 配置工程：
   • Project Name：RA2L1_GPIO_LED
   • Location：纯英文路径
   • FSP Version：6.4.0（或已安装版本）
   • Device：R7FA2L1AB2DFL
   • Board：RA-Eco-RA2L1-48PIN-V2.0
   • Toolchain：GNU ARM Embedded
   • Debugger：J-Link（或实际使用的调试器）
5. 点击 完成

2.2 FSP 配置步骤

步骤 1：配置 LED 引脚

1. 打开 FSP Configuration 窗口

2. 切换到 Pins 标签页

3. 依次展开：Pin Function → Ports → P1

   

4. 找到 P103 和 P104，配置如下：

5. 按 Ctrl + S 保存配置
6. 点击右上角 Generate Project Content 生成配置代码

步骤 2：验证配置

打开工程目录下 ra_gen/pin_data.c 源文件，可看到 g_bsp_pin_cfg_data 数组中已加入 LED 引脚的配置数据。

2.3 代码实现

2.3.1 基础版 hal_entry 实现（不封装驱动）

#include "hal_data.h"

void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */

    /* 初始化配置引脚（R_BSP_WarmStart 中已初始化，此处重复调用也不会报错） */
    R_IOPORT_Open(&g_ioport_ctrl, g_ioport.p_cfg);

    while(1)
    {
        // 两个 LED 亮（高电平点亮）
        R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_01_PIN_03, BSP_IO_LEVEL_HIGH);
        R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_01_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_HIGH);
        R_BSP_SoftwareDelay(500, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS); // 延时 500ms
    
        // 两个 LED 灭
        R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_01_PIN_03, BSP_IO_LEVEL_LOW);
        R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_01_PIN_04, BSP_IO_LEVEL_LOW);
        R_BSP_SoftwareDelay(500, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS); // 延时 500ms
    }

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

2.3.2 用到的 FSP 库函数说明

1. R_IOPORT_Open - 初始化 IOPORT 模块

fsp_err_t R_IOPORT_Open(ioport_ctrl_t * const p_ctrl, ioport_cfg_t const * const p_cfg);

2. R_IOPORT_PinWrite - 控制引脚输出电平

fsp_err_t R_IOPORT_PinWrite(ioport_ctrl_t * const p_ctrl, bsp_io_port_pin_t pin, bsp_io_level_t level);

3. R_BSP_SoftwareDelay - 软件延时

void R_BSP_SoftwareDelay(uint32_t delay, bsp_delay_units_t units);

2.3.3 封装 LED 驱动版本（规范开发）

头文件 src/led/bsp_led.h：

#ifndef BSP_LED_H
#define BSP_LED_H

#include "hal_data.h"

/* LED 引脚定义 - RA-Eco-RA2L1 开发板 */
#define LED1_PIN    BSP_IO_PORT_01_PIN_03
#define LED2_PIN    BSP_IO_PORT_01_PIN_04

/* LED 引脚置高电平，LED 亮 */
#define LED1_ON     R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, LED1_PIN, BSP_IO_LEVEL_HIGH)
#define LED2_ON     R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, LED2_PIN, BSP_IO_LEVEL_HIGH)

/* LED 引脚置低电平，LED 灭 */
#define LED1_OFF    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, LED1_PIN, BSP_IO_LEVEL_LOW)
#define LED2_OFF    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, LED2_PIN, BSP_IO_LEVEL_LOW)

/* 寄存器方式实现 LED 翻转 */
#define LED1_TOGGLE    R_PORT1->PODR ^= 1 << (LED1_PIN & 0xFF)
#define LED2_TOGGLE    R_PORT1->PODR ^= 1 << (LED2_PIN & 0xFF)

/* LED 初始化函数声明 */
void LED_Init(void);

#endif /* BSP_LED_H */

源文件 src/led/bsp_led.c：

#include "bsp_led.h"

/* LED 初始化函数实现 */
void LED_Init(void)
{
    /* FSP 配置已自动初始化，此函数可留空或重复初始化（不会报错） */
    R_IOPORT_Open(&g_ioport_ctrl, g_ioport.p_cfg);
}

优化后的 hal_entry.c：

#include "hal_data.h"
#include "led/bsp_led.h"

void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */

    LED_Init(); // LED 初始化

    while(1)
    {
        LED1_ON;  // LED1 亮
        LED2_ON;  // LED2 亮
        R_BSP_SoftwareDelay(500, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
    
        LED1_OFF; // LED1 灭
        LED2_OFF; // LED2 灭
        R_BSP_SoftwareDelay(500, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
    }

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

2.4 下载验证

1. 编译工程无错误后，将程序下载到开发板
2. 按下开发板复位按键
3. 观察两个用户 LED（P103、P104）同时闪烁，周期 1 秒（亮 500ms，灭 500ms）
4. 验证功能正常

三、GPIO 输入开发（按键检测 - 轮询方式）

3.1 硬件设计

RA-Eco-RA2L1 开发板的按键为 低电平有效 设计：

• 按键未按下时：GPIO 引脚通过上拉电阻接电源，输入为高电平
• 按键按下时：GPIO 引脚接地，输入为低电平

3.2 新建工程

1. 拷贝之前的 RA2L1_GPIO_LED 工程
2. 重命名为 RA2L1_GPIO_Key
3. 导入 e² studio 工作空间
4. 在工程 src 目录下新建 key 文件夹
5. 添加 bsp_key.c 和 bsp_key.h 两个文件

最终工程结构：

RA2L1_GPIO_Key/
├── src/
│   ├── led/
│   │   ├── bsp_led.c
│   │   └── bsp_led.h
│   ├── key/
│   │   ├── bsp_key.c
│   │   └── bsp_key.h
│   └── hal_entry.c
└── ...

3.3 FSP 配置步骤

配置按键引脚

1. 打开工程的 FSP 配置界面
2. 切换到 Pins 标签页
3. 依次展开：Peripherals → I/O → P0
4. 找到 P001 和 P002，配置如下：

5. 保存配置（Ctrl + S）
6. 点击 Generate Project Content 生成配置代码

注意：本章使用轮询方式检测按键，不启用外部中断（IRQ）。中断方式后续章节讲解。

3.4 代码实现

3.4.1 依赖的 FSP 库函数

读取引脚电平 - R_IOPORT_PinRead：

fsp_err_t R_IOPORT_PinRead(
    ioport_ctrl_t * const p_ctrl,  // IOPORT 控制句柄，默认传入 &g_ioport_ctrl
    bsp_io_port_pin_t pin,         // 要读取的引脚，类型为 bsp_io_port_pin_t 枚举
    bsp_io_level_t * p_pin_value   // 输出参数，接收读取到的引脚电平
);

bsp_io_level_t 枚举定义：

typedef enum e_bsp_io_level
{
    BSP_IO_LEVEL_LOW  = 0,  // 低电平
    BSP_IO_LEVEL_HIGH      // 高电平
} bsp_io_level_t;

3.4.2 按键扫描函数（轮询方式）

源文件 src/key/bsp_key.c：

#include "bsp_key.h"

/* 按键状态宏定义 */
#define KEY_ON   1   // 按键按下
#define KEY_OFF  0   // 按键未按下

/**
 * @brief 阻塞式按键扫描函数
 * @param key 要扫描的按键引脚，如 KEY1_SW2_PIN
 * @retval KEY_ON：按键按下；KEY_OFF：按键未按下
 */
uint32_t Key_Scan(bsp_io_port_pin_t key)
{
    bsp_io_level_t state;

    // 读取按键引脚当前电平
    R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, key, &state);
  
    if (BSP_IO_LEVEL_HIGH == state)
    {
        return KEY_OFF;  // 高电平，按键未按下
    }
    else
    {
        // 低电平，按键已按下，等待按键释放
        do {
            R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, key, &state);
        } while (BSP_IO_LEVEL_LOW == state);  // 循环直到按键松开
    }

    return KEY_ON;  // 按键按下并释放，返回按下标志
}

头文件 src/key/bsp_key.h：

#ifndef BSP_KEY_H
#define BSP_KEY_H

#include "hal_data.h"

/* RA-Eco-RA2L1 开发板按键引脚定义 */
#define KEY1_SW2_PIN    BSP_IO_PORT_00_PIN_01
#define KEY2_SW3_PIN    BSP_IO_PORT_00_PIN_02

uint32_t Key_Scan(bsp_io_port_pin_t key);

#endif /* BSP_KEY_H */

3.4.3 主逻辑入口函数

hal_entry.c：

#include "hal_data.h"
#include "led/bsp_led.h"
#include "key/bsp_key.h"

void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */

    /* 初始化外设 */
    LED_Init();

    while(1)
    {
        // 扫描按键 1，按下则翻转 LED1 状态
        if (Key_Scan(KEY1_SW2_PIN) == KEY_ON)
        {
            LED1_TOGGLE;
        }
    
        // 扫描按键 2，按下则翻转 LED2 状态
        if (Key_Scan(KEY2_SW3_PIN) == KEY_ON)
        {
            LED2_TOGGLE;
        }
    }

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

3.5 下载验证

1. 将程序编译无误后，下载到开发板
2. 按下开发板复位按键
3. 按下用户按键 1（SW2）：观察 LED1 灯状态翻转（亮→灭/灭→亮）
4. 按下用户按键 2（SW3）：观察 LED2 灯状态翻转
5. 验证功能正常

四、GPIO 外部中断开发（按键检测 - 中断方式）

4.1 硬件设计

使用外部中断（ICU - Interrupt Control Unit）实现按键检测，支持低功耗唤醒。

4.2 FSP 配置步骤

步骤 1：配置按键引脚为外部中断模式

1. 打开 FSP Configuration 窗口
2. 切换到 Pins 标签页
3. 依次展开：Peripherals → I/O → P0
4. 找到 P001，配置如下：

5. 找到 P002，配置如下：

步骤 2：配置外部中断栈

1. 切换到 Stacks 标签页
2. 点击 New Stack → Input → External IRQ (r_icu)
3. 添加两个外部中断栈，分别配置：

IRQ0（按键 1）配置：

IRQ1（按键 2）配置：

4. 保存配置并生成代码

4.3 代码实现

hal_entry.c：

#include "hal_data.h"
#include "led/bsp_led.h"

/* 外部中断回调函数 - 按键 1 */
void key1_callback(external_irq_callback_args_t *p_args)
{
    (void)p_args;
    LED1_TOGGLE;  // 翻转 LED1 状态
}

/* 外部中断回调函数 - 按键 2 */
void key2_callback(external_irq_callback_args_t *p_args)
{
    (void)p_args;
    LED2_TOGGLE;  // 翻转 LED2 状态
}

void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */

    /* 初始化外设 */
    LED_Init();

    /* 打开外部中断 */
    R_ICU_ExternalIrqOpen(&g_external_irq0_ctrl, &g_external_irq0_cfg);
    R_ICU_ExternalIrqOpen(&g_external_irq1_ctrl, &g_external_irq1_cfg);
  
    /* 使能外部中断 */
    R_ICU_ExternalIrqEnable(&g_external_irq0_ctrl);
    R_ICU_ExternalIrqEnable(&g_external_irq1_ctrl);

    while(1)
    {
        /* 主循环可以进入低功耗模式，等待中断唤醒 */
        R_BSP_SoftwareDelay(100, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
    }

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

4.4 下载验证

1. 编译并下载程序到开发板
2. 按下复位按键
3. 按下用户按键 1（SW2）：LED1 状态翻转（中断触发）
4. 按下用户按键 2（SW3）：LED2 状态翻转（中断触发）
5. 验证中断方式按键检测功能正常

五、总结

5.1 开发流程总结

新建工程 → FSP 引脚配置 → 生成代码 → 编写驱动代码 → 编译 → 烧录 → 验证

5.2 GPIO 开发要点

5.3 常见问题

六、参考资源

文档版本：v1.0
更新日期：2026-06-10
适用开发板：RA-Eco-RA2L1-48PIN-V2.0
适用 FSP 版本：6.4.0+