深入解析Renesas E1/E20模擬器：功能、使用與注意事項(xiàng)

在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，模擬器是不可或缺的工具，它能有效輔助工程師進(jìn)行調(diào)試和開發(fā)工作。今天我們就來詳細(xì)探討Renesas E1/E20模擬器，深入了解其功能、使用方法以及使用過程中的注意事項(xiàng)。

文件下載：R5F2138CSNFP#30.pdf

1. 模擬器概述

Renesas E1/E20模擬器主要用于R8C系列MCU的調(diào)試工作。它由E1/E20 Emulator User’s Manual和E1/E20 Emulator Additional Document for User’s Manual兩份文檔詳細(xì)介紹。其支持的目標(biāo)MCU包括R8C Family / R8C/5x Series和R8C Family / R8C/3xT - A Series。

2. 規(guī)格參數(shù)

2.1 目標(biāo)MCU

支持的目標(biāo)MCU涵蓋多個(gè)系列和分組，如R8C/5xE、R8C/5xF、R8C/5xG、R8C/5xH以及R8C/36T - A、R8C/38T - A等，工作模式為單芯片模式。

2.2 模擬器規(guī)格

• 型號(hào)：E1（R0E000010KCE00）和E20（R0E000200KCT00）。
• 電源：無需額外電源，通過USB總線由主機(jī)供電。
• 適用調(diào)試器：R8C E1/E20 Emulator Debugger。
• 工作環(huán)境：溫度范圍在活動(dòng)時(shí)為10°C - 35°C，非活動(dòng)時(shí)為 - 10°C - 50°C；濕度范圍在活動(dòng)和非活動(dòng)時(shí)均為35% RH - 80% RH，且無冷凝；振動(dòng)方面，活動(dòng)時(shí)最大2.45 m/s2，非活動(dòng)時(shí)最大4.9 m/s2，運(yùn)輸時(shí)最大14.7 m/s2；環(huán)境氣體要求無腐蝕性氣體。

2.3 適用工具鏈和第三方產(chǎn)品

可調(diào)試內(nèi)部工具鏈和第三方產(chǎn)品創(chuàng)建的模塊，如M3T - NC30WA V.5.20 Release 01或更高版本，TASKING M16C C/C++/EC++ Compiler V.2.3r1或更高版本，IAR EWM16C V.2.12或更高版本。

3. 用戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 連接器選擇

在連接E1或E20模擬器與用戶系統(tǒng)時(shí)，需在用戶系統(tǒng)安裝連接器。推薦使用3M Limited的14 - pin連接器，如2514 - 6002（用于日本以外）和7614 - 6002（用于日本）。

3.2 小連接器轉(zhuǎn)換適配器

使用E20模擬器時(shí)，需配備38 - pin to 14 - pin轉(zhuǎn)換適配器。

3.3 系統(tǒng)接地連接

模擬器的信號(hào)地與用戶系統(tǒng)的信號(hào)地相連，在模擬器中信號(hào)地和框架地連接，而在用戶系統(tǒng)中，僅連接框架地，信號(hào)地與框架地不能連接，否則可能導(dǎo)致冒煙、起火或觸電等危險(xiǎn)。

3.4 推薦連接示例

連接E1/E20連接器與MCU時(shí)，要注意相鄰電阻設(shè)置避免受噪聲影響，布線應(yīng)盡可能短（推薦在50 mm以內(nèi)），且信號(hào)線路不要與其他信號(hào)線路連接。

3.5 接口電路

E1和E20模擬器有各自的接口電路，可作為確定上拉電阻值的參考。

4. 調(diào)試準(zhǔn)備

4.1 啟動(dòng)高性能嵌入式工作室

連接模擬器到主機(jī)和用戶系統(tǒng)后，從[Start]菜單中選擇[Renesas -> High - performance Embedded Workshop -> High - performance Embedded Workshop]啟動(dòng)。

4.2 創(chuàng)建新工作區(qū)

根據(jù)是否使用工具鏈，創(chuàng)建新工作區(qū)的步驟有所不同。需設(shè)置工作區(qū)名稱、項(xiàng)目名稱、目錄、CPU家族等信息。

4.3 打開現(xiàn)有工作區(qū)

在[Welcome!]對(duì)話框中選擇[Browse to another project workspace]，指定工作區(qū)文件（擴(kuò)展名為.hws）即可打開。

4.4 連接模擬器

可通過在啟動(dòng)前進(jìn)行模擬器設(shè)置或加載會(huì)話文件來連接模擬器；斷開連接后，可通過菜單選擇、工具欄按鈕或命令行重新連接。

4.5 斷開模擬器

可通過菜單選擇、工具欄按鈕或命令行斷開模擬器連接。

4.6 退出高性能嵌入式工作室

選擇[File]菜單中的[Exit]退出，退出前會(huì)詢問是否保存會(huì)話。

4.7 調(diào)試相關(guān)設(shè)置

通過[Debug Settings…]對(duì)話框指定下載模塊、設(shè)置命令行批處理文件的自動(dòng)執(zhí)行以及下載選項(xiàng)等。

5. 調(diào)試功能

5.1 調(diào)試功能列表

根據(jù)操作模式（“Writing the on - chip flash memory mode”和“Debugging mode”）不同，支持的功能有所差異，涵蓋程序下載、內(nèi)存訪問、斷點(diǎn)設(shè)置、跟蹤功能等。

5.2 程序下載

從[Debug]菜單選擇[Download]，選擇所需的加載模塊進(jìn)行下載，也可通過右鍵菜單或雙擊加載模塊名稱實(shí)現(xiàn)。

5.3 打開源文件

可通過選擇源文件并點(diǎn)擊[Open]按鈕或在[Workspace]窗口中雙擊源文件來打開，還可查看源代碼、切換列顯示、查看匯編代碼以及修改匯編代碼。

5.4 內(nèi)存訪問功能

包括內(nèi)存讀寫、數(shù)據(jù)上傳下載、變量顯示、內(nèi)存自動(dòng)更新等功能，同時(shí)還有內(nèi)存填充、移動(dòng)、比較、搜索等操作功能。

5.5 斷點(diǎn)功能

提供強(qiáng)制斷點(diǎn)、軟件斷點(diǎn)（S/W break）和片上斷點(diǎn)（on - chip break）三種功能，可單獨(dú)或組合設(shè)置。

5.6 使用S/W斷點(diǎn)

可在[Editor]或[Disassembly]窗口、[Breakpoints]對(duì)話框或命令行添加、移除、啟用或禁用S/W斷點(diǎn)。

5.7 片上斷點(diǎn)功能

通過[On - Chip Event]對(duì)話框設(shè)置片上事件斷點(diǎn)條件和跟蹤條件，包括Event A、Event B和Pre - PC break等設(shè)置。

5.8 添加片上事件

可通過[On - Chip Event]對(duì)話框、拖放操作或命令行添加DA事件和PC事件。

5.9 注冊(cè)事件

可通過[On - Chip Event]對(duì)話框、拖放操作或[Registered Events]對(duì)話框注冊(cè)事件，還可保存和加載事件設(shè)置。

5.10 跟蹤功能

用于獲取用戶程序執(zhí)行過程中的分支信息和數(shù)據(jù)訪問信息，可設(shè)置跟蹤類型、起始和停止條件等。

5.11 狀態(tài)條

通過[View -> Status Bar]顯示狀態(tài)條，可查看調(diào)試平臺(tái)的當(dāng)前狀態(tài)。

5.12 啟動(dòng)/停止功能

可指定在用戶程序執(zhí)行前后執(zhí)行特定例程，但使用時(shí)存在一些限制，如調(diào)試功能使用限制、寄存器和標(biāo)志限制等。

5.13 簡(jiǎn)單堆棧溢出檢測(cè)功能

當(dāng)棧超過RAM區(qū)域時(shí)，會(huì)在[Output]窗口顯示堆棧溢出消息。

5.14 在線幫助

通過[Help]菜單中的[Emulator Help]查看各功能和命令行語法的使用說明。

6. 教程

提供一個(gè)用C語言編寫的教程程序，用于演示模擬器的主要功能。包括啟動(dòng)高性能嵌入式工作室、連接模擬器、下載教程程序、設(shè)置S/W斷點(diǎn)、執(zhí)行程序、檢查斷點(diǎn)、修改寄存器內(nèi)容、查看符號(hào)和內(nèi)存內(nèi)容、跟蹤功能等步驟。

7. 使用注意事項(xiàng)

7.1 MCU資源使用

模擬器使用了MCU的部分資源，如程序區(qū)域、引腳、中斷、堆棧、特殊功能寄存器（SFR）等，使用時(shí)不能隨意更改這些資源，否則可能導(dǎo)致模擬器無法控制MCU。

7.2 復(fù)位

電源復(fù)位和電壓監(jiān)控0復(fù)位不能使用，復(fù)位向量地址在調(diào)試時(shí)由模擬器程序使用，復(fù)位后的行為因復(fù)位類型而異，同時(shí)要注意復(fù)位相關(guān)的限制。

7.3 內(nèi)部ROM區(qū)域（閃存）

更改內(nèi)部ROM內(nèi)容時(shí)，只有模擬器的內(nèi)部緩存會(huì)更新，實(shí)際更改在用戶程序啟動(dòng)前才會(huì)反映到MCU。調(diào)試CPU重寫模式時(shí)，有不可重寫區(qū)域和操作限制。

7.4 電源供應(yīng)

E1模擬器不向用戶系統(tǒng)供電時(shí)，會(huì)消耗用戶系統(tǒng)的電源，且E1模擬器的電源供應(yīng)精度不高，在批量生產(chǎn)編程時(shí)不建議使用其電源供應(yīng)功能。

7.5 用戶程序暫停期間的操作

用戶程序暫停時(shí)，模擬器會(huì)改變CPU時(shí)鐘，同時(shí)屏蔽可屏蔽中斷請(qǐng)求，但外設(shè)I/O繼續(xù)運(yùn)行。

7.6 用戶程序執(zhí)行期間的內(nèi)存訪問

在高速片上振蕩器頻率改變后立即訪問內(nèi)存可能無法正常進(jìn)行。

7.7 程序最終評(píng)估

在進(jìn)入批量生產(chǎn)階段前，必須單獨(dú)對(duì)程序進(jìn)行最終評(píng)估，不連接E1/E20模擬器。

7.8 調(diào)試功能限制

步進(jìn)執(zhí)行時(shí)，S/W斷點(diǎn)和片上斷點(diǎn)無效；“Go to cursor”功能會(huì)使所有S/W斷點(diǎn)和片上斷點(diǎn)無效；調(diào)試停止模式或等待模式時(shí)，有操作限制；若用戶系統(tǒng)的復(fù)位電路有看門狗定時(shí)器，使用模擬器時(shí)需禁用。

Renesas E1/E20模擬器為R8C系列MCU的開發(fā)和調(diào)試提供了強(qiáng)大的支持，但在使用過程中，我們需要充分了解其規(guī)格參數(shù)、使用方法和注意事項(xiàng)，才能更好地發(fā)揮其作用，提高開發(fā)效率和質(zhì)量。各位工程師在實(shí)際應(yīng)用中遇到問題時(shí)，也可參考相關(guān)文檔進(jìn)一步深入研究。