深入解析Renesas E1/E20模擬器：功能、使用與注意事項

在嵌入式系統開發中，模擬器是不可或缺的工具，它能有效輔助工程師進行調試和開發工作。今天我們就來詳細探討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。

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兩份文檔詳細介紹。其支持的目標MCU包括R8C Family / R8C/5x Series和R8C Family / R8C/3xT - A Series。

2. 規格參數

2.1 目標MCU

支持的目標MCU涵蓋多個系列和分組，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 模擬器規格

• 型號：E1（R0E000010KCE00）和E20（R0E000200KCT00）。
• 電源：無需額外電源，通過USB總線由主機供電。
• 適用調試器：R8C E1/E20 Emulator Debugger。
• 工作環境：溫度范圍在活動時為10°C - 35°C，非活動時為 - 10°C - 50°C；濕度范圍在活動和非活動時均為35% RH - 80% RH，且無冷凝；振動方面，活動時最大2.45 m/s2，非活動時最大4.9 m/s2，運輸時最大14.7 m/s2；環境氣體要求無腐蝕性氣體。

2.3 適用工具鏈和第三方產品

可調試內部工具鏈和第三方產品創建的模塊，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. 用戶系統設計

3.1 連接器選擇

在連接E1或E20模擬器與用戶系統時，需在用戶系統安裝連接器。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 小連接器轉換適配器

使用E20模擬器時，需配備38 - pin to 14 - pin轉換適配器。

3.3 系統接地連接

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

3.4 推薦連接示例

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

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. 調試準備

4.1 啟動高性能嵌入式工作室

連接模擬器到主機和用戶系統后，從[Start]菜單中選擇[Renesas -> High - performance Embedded Workshop -> High - performance Embedded Workshop]啟動。

4.2 創建新工作區

根據是否使用工具鏈，創建新工作區的步驟有所不同。需設置工作區名稱、項目名稱、目錄、CPU家族等信息。

4.3 打開現有工作區

在[Welcome!]對話框中選擇[Browse to another project workspace]，指定工作區文件（擴展名為.hws）即可打開。

4.4 連接模擬器

可通過在啟動前進行模擬器設置或加載會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，退出前會詢問是否保存會話。

4.7 調試相關設置

通過[Debug Settings…]對話框指定下載模塊、設置命令行批處理文件的自動執行以及下載選項等。

5. 調試功能

5.1 調試功能列表

根據操作模式（“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、內存訪問、斷點設置、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行下載，也可通過右鍵菜單或雙擊加載模塊名稱實現。

5.3 打開源文件

可通過選擇源文件并點擊[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 內存訪問功能

包括內存讀寫、數據上傳下載、變量顯示、內存自動更新等功能，同時還有內存填充、移動、比較、搜索等操作功能。

5.5 斷點功能

提供強制斷點、軟件斷點（S/W break）和片上斷點（on - chip break）三種功能，可單獨或組合設置。

5.6 使用S/W斷點

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

5.7 片上斷點功能

通過[On - Chip Event]對話框設置片上事件斷點條件和跟蹤條件，包括Event A、Event B和Pre - PC break等設置。

5.8 添加片上事件

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

5.9 注冊事件

可通過[On - Chip Event]對話框、拖放操作或[Registered Events]對話框注冊事件，還可保存和加載事件設置。

5.10 跟蹤功能

用于獲取用戶程序執行過程中的分支信息和數據訪問信息，可設置跟蹤類型、起始和停止條件等。

5.11 狀態條

通過[View -> Status Bar]顯示狀態條，可查看調試平臺的當前狀態。

5.12 啟動/停止功能

可指定在用戶程序執行前后執行特定例程，但使用時存在一些限制，如調試功能使用限制、寄存器和標志限制等。

5.13 簡單堆棧溢出檢測功能

當棧超過RAM區域時，會在[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。包括啟動高性能嵌入式工作室、連接模擬器、下載教程程序、設置S/W斷點、執行程序、檢查斷點、修改寄存器內容、查看符號和內存內容、跟蹤功能等步驟。

7. 使用注意事項

7.1 MCU資源使用

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

7.2 復位

電源復位和電壓監控0復位不能使用，復位向量地址在調試時由模擬器程序使用，復位后的行為因復位類型而異，同時要注意復位相關的限制。

7.3 內部ROM區域（閃存）

更改內部ROM內容時，只有模擬器的內部緩存會更新，實際更改在用戶程序啟動前才會反映到MCU。調試CPU重寫模式時，有不可重寫區域和操作限制。

7.4 電源供應

E1模擬器不向用戶系統供電時，會消耗用戶系統的電源，且E1模擬器的電源供應精度不高，在批量生產編程時不建議使用其電源供應功能。

7.5 用戶程序暫停期間的操作

用戶程序暫停時，模擬器會改變CPU時鐘，同時屏蔽可屏蔽中斷請求，但外設I/O繼續運行。

7.6 用戶程序執行期間的內存訪問

在高速片上振蕩器頻率改變后立即訪問內存可能無法正常進行。

7.7 程序最終評估

在進入批量生產階段前，必須單獨對程序進行最終評估，不連接E1/E20模擬器。

7.8 調試功能限制

步進執行時，S/W斷點和片上斷點無效；“Go to cursor”功能會使所有S/W斷點和片上斷點無效；調試停止模式或等待模式時，有操作限制；若用戶系統的復位電路有看門狗定時器，使用模擬器時需禁用。

Renesas E1/E20模擬器為R8C系列MCU的開發和調試提供了強大的支持，但在使用過程中，我們需要充分了解其規格參數、使用方法和注意事項，才能更好地發揮其作用，提高開發效率和質量。各位工程師在實際應用中遇到問題時，也可參考相關文檔進一步深入研究。