Renesas E1/E20 仿真器使用指南：从基础到实战

在嵌入式开发领域，一款高效可靠的仿真器对于调试程序、优化性能至关重要。Renesas 的 E1/E20 仿真器就是这样一款能满足开发者需求的工具。今天我就结合手册，和大家详细介绍一下它。

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一、快速了解 E1/E20 仿真器

Renesas E1/E20 仿真器的用户手册由两部分组成，分别聚焦硬件和调试两方面。《E1/E20 仿真器用户手册》详细介绍了硬件规格，包括仿真器组件、硬件参数以及与主机和用户系统的连接方式。而《E1/E20 仿真器用户手册补充文档》则着重讲解了调试功能、使用方法、与 MCU 相关的内容以及注意事项。这两份文档相辅相成，在使用仿真器之前，务必仔细研读，这样才能充分发挥其性能优势。

二、关键参数与适用范围

2.1 适用的目标 MCU

该仿真器主要适用于 R8C 系列 MCU，涵盖了 R8C/3x 系列和 R8C/Lx 系列等多个分组，具体包括 R8C/32C、R8C/33M 等不同型号。每个型号在内部 ROM 大小和程序区域等方面存在差异，我们在使用时要依据实际需求选择合适的 MCU。

2.2 仿真器规格

• 硬件参数：E1 型号为 R0E000010KCE00，E20 型号为 R0E000200KCT00。它们采用 USB 总线供电，无需额外电源，使用起来非常便捷。
• 运行环境：工作温度范围为 10°C 至 35°C，非工作温度范围为 -10°C 至 50°C，湿度要求在 35% - 80%RH 且无凝结。同时要避免在有腐蚀性气体的环境中使用，以确保其稳定性和可靠性。
• 系统要求：支持 Windows XP（32 位）、Windows 7（32 位和 64 位）以及 Windows Vista（32 位）操作系统。推荐使用奔腾 4 处理器（运行速度 1.6 GHz 以上）或酷睿 2 双核处理器（运行速度 1 GHz 以上），内存根据操作系统不同有所差异，同时需要 600 MB 以上的硬盘空间用于安装调试器。

2.3 适用工具链与第三方产品

可以使用公司内部的工具链以及第三方产品如 M3T - NC30WA V.5.20 Release 01 及以上版本、TASKING M16C C/C++/EC++ Compiler V.2.3r1 及以上版本和 IAR EWM16C V.2.12 及以上版本进行调试。不过在使用 TASKING M16C C/C++/EC++ 编译器 V3.0r1 生成 ELF/DWARF2 格式的加载模块时要注意一些细节问题。

三、用户系统设计要点

3.1 连接器选择

连接 E1 或 E20 仿真器和用户系统时，需在用户系统安装推荐的连接器，如 3M 公司的 2514 - 6002（适用于国外）和 7614 - 6002（适用于日本）14 针连接器。使用时要注意周围元件高度不超过 10 mm，同时将 2、12 和 14 针牢固连接到用户系统板的 GND 上，并且插拔电缆时要抓住连接器护盖，防止损坏。

3.2 小连接器转换适配器

如果使用 E1 仿真器的小连接器转换适配器 R0E000010CKZ11，其引脚分配与标准接口连接器不同。同样要注意引脚连接和元件高度的问题，并且要参考相关手册了解其具体规格。

3.3 系统接地连接

仿真器的信号地与用户系统的信号地相连，同时仿真器的信号地与框架地也相连。而在用户系统中，应仅连接框架地，避免信号地与框架地相连，以防因电位差异引发安全问题。如果难以分离信号地和框架地，要确保主机电脑直流电源输入的 GND 和用户系统的框架地电位相同。

3.4 与 MCU 的推荐连接示例

连接 E1/E20 连接连接器和 MCU 时，要遵循特定的连接方式。例如 MODE 引脚用于 MCU 控制和强制中断控制，不能连接电容等元件；RESET# 引脚要使用开集电极输出缓冲器或 CR 复位电路，且上拉值推荐为 4.7 kΩ 或更大。同时所有的 Vss 引脚要连接到 MCU 的 Vss 上，注意不要连接 N.C. 引脚，避免短路。

3.5 仿真器内部接口电路

E1 和 E20 仿真器的内部接口电路为确定上拉电阻值提供了参考。我们在实际设计中可以根据这些电路进行合理的电阻配置。

四、调试准备工作

4.1 启动高性能嵌入式工作室

先将仿真器连接到主机和用户系统，然后从“开始”菜单中选择相应程序启动高性能嵌入式工作室。启动后会弹出“欢迎！”对话框，可根据需求选择创建新工作区、打开最近工作区或浏览其他工作区。

4.2 创建新工作区

根据是否使用工具链，创建新工作区的步骤略有不同。在创建过程中，需要输入工作区名称、项目名称、选择 CPU 家族等信息。选择目标调试平台后，还需设置配置文件名。完成设置后，点击“完成”即可启动高性能嵌入式工作室。

4.3 连接仿真器

连接仿真器有多种方法，如在开机前进行设置、加载会话文件等。在断开连接后，也可以通过菜单、工具栏按钮或命令行重新连接。

4.4 调试相关设置

通过“调试设置”对话框可以指定下载模块、设置命令行批处理文件的自动执行等。在下载程序前，要确保模块已在高性能嵌入式工作室中注册，并且注意访问大小等参数的设置。

五、强大的调试功能

5.1 功能列表

在不同操作模式下，仿真器支持多种调试功能。在“写入片上闪存模式”下，可进行程序下载和命令行操作；在“调试模式”下，除了基本的程序下载、复位、内存访问等功能外，还支持软件断点、片上断点、跟踪功能等。

5.2 程序下载

通过“调试”菜单或在“工作区”窗口中操作，可以将负载模块下载到 RAM 或闪存中，同时还会下载源级调试所需的信息。

5.3 源文件操作

可以在集成编辑器中打开源文件，查看源代码、汇编代码，并对汇编代码进行修改。还能根据需要切换源文件中的列显示。

5.4 内存访问功能

可以对内存进行读写操作，包括下载、上传、显示变量、自动更新数据等，同时还支持内存填充、移动、比较、搜索等其他操作。但在访问特殊寄存器和 SFR 区域时要遵循一定规则，例如部分特殊寄存器在用户程序暂停期间可能无法成功访问。

5.5 断点功能

提供强制中断、软件断点和片上断点三种类型。软件断点通过重写指定地址的指令来实现中断，而片上断点包括预 - PC 断点、数据访问断点和跟踪满断点等。我们可以根据实际需求添加、删除、启用或禁用断点。

5.6 跟踪功能

通过 MCU 的内置跟踪功能，可以获取程序执行过程中的分支信息和数据访问信息。可以设置跟踪类型、启动和停止条件，并对跟踪结果进行统计分析和保存。

5.7 其他功能

还支持启动/停止特定例程、简单堆栈溢出检测和在线帮助等功能。启动/停止功能可在程序执行前后执行特定例程，但使用时存在一些限制，如调试功能的使用限制和寄存器的使用限制等。

六、实战演练：教程项目调试

教程项目是一个用 C 语言编写的对随机数据进行排序的程序，通过它我们可以熟悉仿真器和调试器的使用。

6.1 启动与连接

按照前面介绍的步骤启动高性能嵌入式工作室，连接仿真器并进行初始设置。

6.2 下载与显示程序

下载教程程序，并在编辑器中显示源程序。可以根据需要调整字体和大小，方便查看代码。

6.3 设置断点与执行程序

在编辑器中设置软件断点和片上断点，然后复位 CPU 并执行程序。程序会在断点处停止，我们可以通过状态窗口查看断点原因。

6.4 查看与修改内容

可以查看寄存器内容、符号信息、内存内容和变量值，并根据需要进行修改。例如在“寄存器”窗口中可以切换寄存器组并修改寄存器内容。

6.5 单步执行与跟踪

使用单步执行命令（如“Step In”、“Step Out”、“Step Over”）可以逐行调试程序，同时可以使用跟踪功能查看程序执行过程中的分支和数据访问信息。

七、使用注意事项

7.1 MCU 资源使用

仿真器会使用 MCU 的部分资源，如程序区域、引脚、中断、堆栈区域和 SFR 等。在使用时要注意这些资源的分配，避免与用户程序冲突。

7.2 复位操作

部分复位功能（如电源复位和电压监控 0 复位）在使用仿真器时不能使用，否则会导致仿真器失控。复位向量地址在调试时由仿真器程序使用，要注意其在不同状态下的显示值。

7.3 内部 ROM 区域

在不使用仿真器调试器下载数据的情况下修改内部 ROM 内容，只有仿真器内部缓存会更新，实际内容会在用户程序启动前更新。在 CPU 重写模式下调试时，要注意不可重写的区域和操作限制。

7.4 电源供应

E1 仿真器在不向用户系统供电时会消耗一定的用户系统电源，在大规模生产编程时不建议使用 E1 仿真器的电源功能，应根据 MCU 写入的允许电压单独供电。

7.5 其他注意点

在用户程序暂停时，仿真器会改变 CPU 时钟，同时屏蔽可屏蔽中断请求。在程序执行期间访问内存时，要注意高速片上振荡器频率变化对内存访问的影响。最后，在进入大规模生产阶段前，一定要单独对程序进行最终评估，确保其稳定性和可靠性。

总之，Renesas E1/E20 仿真器提供了丰富的调试功能，但在使用过程中我们要充分了解其规格、连接方式、调试步骤和注意事项，才能更好地发挥其作用，提高开发效率和调试质量。大家在实际使用中遇到任何问题，都可以随时参考手册，或者与我交流探讨。