四、RA8P1移植CherryUSB尝鲜

一、背景

CherryUSB 在 commit faf9360 正式支持 Renesas RA 系列
硬件：RT-Thread RA8P1 Titan Board（Cortex-M85，1GHz）
软件：e2studio + GCC（arm-none-eabi-gcc）
之前做过 RZN2L 移植 CherryUSB 和瑞萨 USB IP 性能对比，这次继续相关测试

二、心理曲线变化

整个移植过程的心情波动如下：

阶段	心理状态
CherryUSB 已支持 RA	"cherryusb已支持了，直接拿来用就行" → 轻松
发现 hal_renesas	"原来 cherryusb使用的hal_renesas 是 forked from zephyrproject-rtos/hal_renesas，官方在 Zephyr 验证过的"
回想 RZN2L 移植	"当时完全不知道 hal_renesas，不是做了很多无用功么？"
查看 hal_renesas 支持情况	"支持 RA，但 RZN 的 USB 暂未支持" → "还好，没有白做，主要怪自己没发现 hal_renesas"
高速性能对比 RZN2L	"RA8P1 高速性能低于 RZN2L..." → 些许失落
初步分析原因	"可能与 16bit/32bit 有关，暂未优化" → "似乎又有一点安慰，没有白做"

三、CherryUSB 文件选择与编译

3.1 需要编译的源文件

先用笨办法，将整个 CherryUSB 文件夹加入 e2studio 工程（方便后续直接替换），然后排除不需要的文件。实际需要编译的只有：

分类	文件	说明
Core	`core/usbd_core.c`	USB 设备核心栈
Class	`class/cdc/usbd_cdc_acm.c`	CDC ACM 类驱动
Port	`port/renesas/device/usb_dc_rensas.c`	RA USB DCD 驱动
Port	`port/renesas/device/r_usb_device.c`	Renesas FSP USB 设备 HAL

对应的包含路径需要添加：

CherryUSB
CherryUSB/common
CherryUSB/core
CherryUSB/port/renesas
CherryUSB/port/renesas/device

3.2 排除方法

e2studio 的多选排除编译功能不太好用（不支持 Shift/Ctrl 多选后批量 Exclude from build）。推荐逐个文件右键 → Resource Configuration → Exclude from build 。或者直接在 .cproject 中手动编辑排除规则。

排除类别	说明
全部排除再逐个添加	整个 CherryUSB 文件夹 Exclude，再对上述 4 个 .c 文件取消 Exclude
保留 demo	`demo/` 目录是模板参考，不需要编译
osal	当前只做 Device 模式，osal 文件不需要（CherryUSB 设备栈不依赖 OSAL）

3.3 usb_config.h 关键配置

复制代码

#defineCONFIG_USB_HS/* 高速模式 */
#defineCONFIG_USBDEV_ADVANCE_DESC/* 使用高级描述符回调 */
#defineCONFIG_USBDEV_REQUEST_BUFFER_LEN512
#defineCONFIG_USBDEV_MAX_BUS2
#defineCONFIG_USBHOST_MAX_BUS0/* 仅设备模式 */

通过注释/取消注释 CONFIG_USB_HS 切换 Full-Speed / High-Speed。

四、测试代码

4.1 设备端

src/examples/cdc_acm_descriptor.c

--- USB 描述符（VID 0x0483, PID 0x5720）
src/examples/cdc_acm_example.c

--- CDC ACM 端点处理与初始化
src/hal_entry.c

--- 主入口，通过 R_IOPORT_PinWrite(IO_PORT_04_PIN_13) 切换 FS/HS

FS/HS 切换逻辑：

复制代码

#ifndefCONFIG_USB_HS
R_IOPORT_PinWrite(&IOPORT_CFG_CTRL, BSP_IO_PORT_04_PIN_13,0);// FS
cdc_acm_init(0, R_USB_FS0_BASE);
#else
R_IOPORT_PinWrite(&IOPORT_CFG_CTRL, BSP_IO_PORT_04_PIN_13,1);// HS
cdc_acm_init(1, R_USB_HS0_BASE);
#endif

4.2 上位机测试脚本

test_cdc_speed.py 增加了命令行参数，不带参数使用默认 COM，带参数使用指定 COM：

复制代码

test_comx = sys.argv[1]iflen(sys.argv)>1else'COM14'

用法：

复制代码

python test_cdc_speed.py           # 默认 COM14
python test_cdc_speed.py COM10     # 指定 COM10

五、Titan Board 特殊说明

5.1 调试接口

特性	说明
调试器	DAPLink（CMSIS-DAP），无法直接在 e2studio 调试和下载
替代方案	移植 RT-Thread Studio 的 pyocd，编写 `pyocd_flash.bat` ，运行bat脚本即下载固件
进阶	也可将 DAPLink 烧录为 JLinkOB，使用 JLink 调试

pyocd 烧录命令：

复制代码

pyocd flash --target=R7KA8P1KF --erase=auto --frequency=1000000 ra8p1_cherryusb.elf

5.2 UART 调试口

Titan Board 的调试串口连接的是 UART8，与官方开发板不同。

5.3 USB FS/HS 引脚切换

RA8P1 的 USB 全速和高速使用不同的引脚，官方板使用 2 个 USB 端口（Type-C 各一）。Titan Board 通过 GPIO 4_13 控制模拟开关切换：

模式	GPIO 4_13	USB 基址
Full-Speed	0	`R_USB_FS0_BASE`
High-Speed	1	`R_USB_HS0_BASE`

软件中通过宏 CONFIG_USB_HS 配合切换。

六、性能测试结果

6.1 Full-Speed

复制代码

test cdc out speed
cdc out speed 0.813789 MB/s
test cdc in speed
cdc in speed 0.412159 MB/s

6.2 High-Speed

复制代码

test cdc out speed
cdc out speed 6.073870 MB/s
test cdc in speed
cdc in speed 6.256247 MB/s

6.3 结果分析

模式	OUT (Host→Device)	IN (Device→Host)
Full-Speed	0.81 MB/s	0.41 MB/s
High-Speed	6.07 MB/s	6.26 MB/s

FS 和 HS 测速结果几乎一致，说明当前高速模式未发挥应有带宽。

七、对比 RZN2L 与初步分析

7.1 与 RZN2L CherryUSB 对比

项目	RA8P1	RZN2L
内核	Cortex-M85 (1GHz)	Cortex-R52 (400MHz)
USB HS 性能	~6 MB/s	更高（具体数值见 RZN2L 报告）
USB IP	Renesas RA USB	Renesas RZN USB

RA8P1 高速性能低于 RZN2L CherryUSB，初步调查可能与 USB IP 数据路径位宽有关：

RZN2L 可能使用 32bit 数据路径
RA8P1 可能使用 16bit 数据路径

暂未做进一步的优化测试。

7.2 结论

仅代表当前提交 faf9360 和当前测试条件下的结果。RA8P1 CherryUSB 高速性能低于 RZN2L 虽然令人意外，但也说明 RZN2L 的移植工作并非没有价值。