Renesas H8S、H8SX家族E10A - USB仿真器使用指南

在電子科技領(lǐng)域，仿真器是開發(fā)和測試微控制器（MCU）的重要工具。Renesas的H8S、H8SX家族E10A - USB仿真器為工程師們提供了強大的調(diào)試和開發(fā)功能。本文將深入介紹該仿真器的硬件連接、軟件規(guī)格以及相關(guān)注意事項，幫助電子工程師更好地使用這款仿真器。

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一、硬件連接

1.1 仿真器組件

H8S/2427 E10A - USB仿真器支持H8S/2427和H8S/2427R組，H8S/2425 E10A - USB仿真器支持H8S/2425組。其硬件組件包括：

• 仿真器盒：有HS0005KCU01H和HS0005KCU02H兩種型號，尺寸為深度65.0mm、寬度97.0mm、高度20.0mm，質(zhì)量分別為72.9g和73.7g。
• 用戶系統(tǒng)接口電纜：14針類型，長度20cm，質(zhì)量33.1g。
• USB電纜：長度150cm，質(zhì)量50.6g。

軟件方面，提供了H8S/2427 E10A - USB和H8S/2425 E10A - USB仿真器設置程序、用戶手冊、補充信息以及測試程序手冊（存儲在CD - R上）。

1.2 與用戶系統(tǒng)的連接

在將E10A - USB仿真器與用戶系統(tǒng)連接之前，需要在用戶系統(tǒng)中安裝連接器，以便連接用戶系統(tǒng)接口電纜。設計用戶系統(tǒng)時，要參考本手冊中推薦的連接器與MCU的連接示例。

連接時，務必將用戶系統(tǒng)連接器的8、9、10、12、13和14引腳牢固連接到PCB上的GND，這些引腳用作電氣GND并監(jiān)測用戶系統(tǒng)連接器的連接情況。同時，要注意用戶系統(tǒng)連接器的引腳分配。

這里要特別提醒的是，一定要用螺絲等將用戶系統(tǒng)接口電纜的GND線連接到用戶系統(tǒng)的GND上，否則會因過流引發(fā)火災危險，損壞用戶系統(tǒng)、仿真器產(chǎn)品和主機。

1.3 USB連接器引腳分配

1.4 仿真器連接示例

連接用戶系統(tǒng)和仿真器時，要注意以下幾點：

• RES(in)#（引腳4）是仿真器向MCU輸出信號的信號線，需將其和用戶系統(tǒng)復位電路連接到MCU。
• RES(out)#（引腳7）是仿真器監(jiān)測MCU的RES#信號的信號線，連接到用戶系統(tǒng)連接器引腳7之前必須上拉。
• 仿真器使用片上仿真器引腳ETCK、ETRST#、ETDO、ETMS和ETDI，要上拉這些引腳并連接到用戶系統(tǒng)連接器。
• 若仿真器連接到用戶系統(tǒng)，上拉MCU的EMLE引腳；未連接時，將EMLE接地。
• 將用戶系統(tǒng)連接器的8 - 10、12 - 14引腳的GND連接到用戶系統(tǒng)的地，將引腳11的Vcc連接到用戶系統(tǒng)的電源（Vcc），輸入電壓Vcc要在微計算機保證運行的范圍內(nèi)。
• 使用仿真器時，H8S/2427、H8S/2427R、H8S/2425組的某些引腳功能不可用，如PCP53、PG4 - PG6、WDTOVF#等。

二、仿真器軟件規(guī)格

2.1 H8S/2427、H8S/2427R、H8S/2425組與仿真器的差異

• 寄存器初始化：仿真器啟動時，會初始化通用寄存器和部分控制寄存器，如PC初始化為向量地址表中的復位向量值，ER0 - ER6初始化為H’0等。但MCU的初始值是未定義的。
• 系統(tǒng)控制寄存器：在仿真器中可從[IO]窗口訪問內(nèi)部I/O寄存器，但訪問系統(tǒng)控制寄存器時要小心。仿真器會在斷點處保存系統(tǒng)控制寄存器的值，并在用戶程序執(zhí)行時恢復。因此，不要在[IO]窗口中重寫系統(tǒng)控制寄存器。
• 仿真期間的內(nèi)存訪問：仿真期間引用或修改內(nèi)存內(nèi)容時，用戶程序會暫時停止，無法進行實時仿真。
• 引腳功能：仿真器通過片上仿真器引腳與MCU通信，與這些引腳復用的功能無法使用。
• 功耗：使用仿真器時，MCU的功耗可達幾毫安，這是因為用戶電源驅(qū)動IC使通信信號電平與用戶系統(tǒng)電源電壓匹配。
• MCU使用注意：不要使用已用于調(diào)試的MCU，多次重寫閃存可能導致數(shù)據(jù)丟失，若出現(xiàn)錯誤信息，需更換新的MCU。
• MCU操作模式：仿真器支持模式1、2、4和7（片上仿真模式）。
• 調(diào)試期間的閃存編程：在執(zhí)行[Go to cursor]、單步跳過子程序、單步跳出子程序操作時，會使用斷點對閃存進行編程。
• 程序閃存模式下的求和數(shù)據(jù)顯示：“Program Flash”模式下顯示的求和數(shù)據(jù)是整個ROM區(qū)域數(shù)據(jù)按字節(jié)相加的值。
• 執(zhí)行用戶程序注意事項：仿真器在閃存編程期間會重寫設置值。
• 加載會話：[Configuration]對話框中[JTAG clock]的信息無法通過加載會話恢復，JTAG時鐘（TCK）的值在啟動時變?yōu)槌跏贾怠?/li>
• 連接仿真器時的系統(tǒng)時鐘設置：在[System Clock]對話框中輸入使用的振蕩器頻率（若MCU通過PLL電路倍頻也適用）。
• 內(nèi)部閃存編程或擦除時的仿真：調(diào)用內(nèi)部閃存編程或擦除程序時，無法產(chǎn)生斷點，且[STOP]按鈕執(zhí)行、觀察功能自動更新、工具芯片觀察功能使用以及仿真執(zhí)行期間的內(nèi)存操作等都無法進行。

2.2 H8S/2427 E10A - USB和H8S/2425 E10A - USB仿真器功能

2.2.1 仿真器驅(qū)動選擇

在[Driver Details]對話框中可選擇的驅(qū)動為Renesas E - Series USB Driver，適用于HS0005KCU01H和HS0005KCU02H。

2.2.2 硬件中斷功能

H8S/2427 E10A - USB和H8S/2425 E10A - USB仿真器可設置八個中斷條件，包括地址總線條件、數(shù)據(jù)總線條件、讀寫條件和跟蹤采集條件。在[Break condition]對話框和BREAKCONDITION_SET命令中可設置不同的條件組合。

但要注意，當選擇[Step In]、[Step Over]或[Step Out]，執(zhí)行設置了BREAKPOINT的指令，以及使用單步跳過功能時，中斷條件設置會被禁用。

2.2.3 [Breakpoint]對話框設置注意事項

• 設置奇數(shù)地址時，地址會向下舍入為偶數(shù)地址。
• BREAKPOINT只能設置在閃存或RAM區(qū)域，不能設置在其他區(qū)域或滿足中斷條件的指令上。
• 單步執(zhí)行期間，BREAKPOINT會被禁用。
• 執(zhí)行BREAKPOINT處的指令后，中斷條件設置會立即禁用。
• 程序在BREAKPOINT處停止后恢復執(zhí)行時，會在恢復執(zhí)行前的地址進行單步執(zhí)行，無法進行實時操作。
• 使用STEP OVER功能時，BREAKPOINT和中斷條件設置無效。

2.2.4 JTAG時鐘（TCK）使用注意事項

使用JTAG時鐘（TCK）時，頻率要設置得低于系統(tǒng)時鐘。執(zhí)行[Reset CPU]或[Reset Go]后，JTAG時鐘（TCK）的值變?yōu)榉抡嫫鲉訒r設置的初始值。

2.2.5 跟蹤功能

仿真器利用MCU的分支指令跟蹤功能，通過實時運行用戶程序來獲取跟蹤信息，顯示八通道分支源地址、助記符和操作數(shù)。

2.2.6 外部閃存調(diào)試

該仿真器支持外部閃存調(diào)試，可將程序下載到外部閃存區(qū)域。在仿真器啟動時打開[External Flash memory setting]對話框進行設置，勾選[Use External Flash memory setting]可顯示該對話框。通過指定初始化、寫入或擦除模塊并填寫外部閃存信息，可在外部閃存區(qū)域?qū)崿F(xiàn)與H8S E10A - USB系統(tǒng)等效的調(diào)試功能。

2.2.7 初始化、寫入和擦除模塊與仿真器固件的接口

仿真器啟動并對外部閃存進行讀寫時，初始化、寫入和擦除模塊必須從固件分支。分支和返回時要滿足以下條件：

• 每個模塊的大小必須連續(xù)且不超過4 Kbytes（包括工作區(qū)和堆棧區(qū)）。
• 調(diào)用模塊前后要保存和恢復所有通用寄存器值和控制寄存器值。
• 處理后將模塊返回調(diào)用源。
• 模塊必須是Motorola S型文件。
• 寫入模塊將數(shù)據(jù)ER1(L)寫入地址ER0(L)，存儲閃存頂部地址ER2(L)，結(jié)果存儲在ER0(L)；擦除模塊擦除地址ER0(L)的塊，存儲閃存頂部地址ER1(L)，結(jié)果存儲在ER0(L)。
• 設置寫入模塊的寫入大?。ㄗ止?jié)、字或長字）。
• 初始化模塊用于設置訪問外部閃存所需的設備，結(jié)果存儲在ER0(L)。

總之，Renesas的H8S、H8SX家族E10A - USB仿真器功能強大，但在使用過程中需要注意諸多細節(jié)。電子工程師們在實際應用中，要仔細閱讀手冊，合理設置參數(shù)，以充分發(fā)揮仿真器的性能，提高開發(fā)效率。大家在使用這款仿真器時，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。