深入解析Renesas E1/E20模拟器：功能、使用与注意事项

在嵌入式系统开发中，模拟器是不可或缺的工具，它能有效辅助工程师进行调试和开发工作。今天我们就来详细探讨Renesas E1/E20模拟器，深入了解其功能、使用方法以及使用过程中的注意事项。

文件下载：R5F2138CSNFP#30.pdf

1. 模拟器概述

Renesas E1/E20模拟器主要用于R8C系列MCU的调试工作。它由E1/E20 Emulator User’s Manual和E1/E20 Emulator Additional Document for User’s Manual两份文档详细介绍。其支持的目标MCU包括R8C Family / R8C/5x Series和R8C Family / R8C/3xT - A Series。

2. 规格参数

2.1 目标MCU

支持的目标MCU涵盖多个系列和分组，如R8C/5xE、R8C/5xF、R8C/5xG、R8C/5xH以及R8C/36T - A、R8C/38T - A等，工作模式为单芯片模式。

2.2 模拟器规格

• 型号：E1（R0E000010KCE00）和E20（R0E000200KCT00）。
• 电源：无需额外电源，通过USB总线由主机供电。
• 适用调试器：R8C E1/E20 Emulator Debugger。
• 工作环境：温度范围在活动时为10°C - 35°C，非活动时为 - 10°C - 50°C；湿度范围在活动和非活动时均为35% RH - 80% RH，且无冷凝；振动方面，活动时最大2.45 m/s²，非活动时最大4.9 m/s²，运输时最大14.7 m/s²；环境气体要求无腐蚀性气体。

2.3 适用工具链和第三方产品

可调试内部工具链和第三方产品创建的模块，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. 用户系统设计

3.1 连接器选择

在连接E1或E20模拟器与用户系统时，需在用户系统安装连接器。推荐使用3M Limited的14 - pin连接器，如2514 - 6002（用于日本以外）和7614 - 6002（用于日本）。

3.2 小连接器转换适配器

使用E20模拟器时，需配备38 - pin to 14 - pin转换适配器。

3.3 系统接地连接

模拟器的信号地与用户系统的信号地相连，在模拟器中信号地和框架地连接，而在用户系统中，仅连接框架地，信号地与框架地不能连接，否则可能导致冒烟、起火或触电等危险。

3.4 推荐连接示例

连接E1/E20连接器与MCU时，要注意相邻电阻设置避免受噪声影响，布线应尽可能短（推荐在50 mm以内），且信号线路不要与其他信号线路连接。

3.5 接口电路

E1和E20模拟器有各自的接口电路，可作为确定上拉电阻值的参考。

4. 调试准备

4.1 启动高性能嵌入式工作室

连接模拟器到主机和用户系统后，从[Start]菜单中选择[Renesas -> High - performance Embedded Workshop -> High - performance Embedded Workshop]启动。

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有所不同。需设置工作区名称、项目名称、目录、CPU家族等信息。

4.3 打开现有工作区

在[Welcome!]对话框中选择[Browse to another project workspace]，指定工作区文件（扩展名为.hws）即可打开。

4.4 连接模拟器

可通过在启动前进行模拟器设置或加载会话文件来连接模拟器；断开连接后，可通过菜单选择、工具栏按钮或命令行重新连接。

4.5 断开模拟器

可通过菜单选择、工具栏按钮或命令行断开模拟器连接。

4.6 退出高性能嵌入式工作室

选择[File]菜单中的[Exit]退出，退出前会询问是否保存会话。

4.7 调试相关设置

通过[Debug Settings…]对话框指定下载模块、设置命令行批处理文件的自动执行以及下载选项等。

5. 调试功能

5.1 调试功能列表

根据操作模式（“Writing the on - chip flash memory mode”和“Debugging mode”）不同，支持的功能有所差异，涵盖程序下载、内存访问、断点设置、跟踪功能等。

5.2 程序下载

从[Debug]菜单选择[Download]，选择所需的加载模块进行下载，也可通过右键菜单或双击加载模块名称实现。

5.3 打开源文件

可通过选择源文件并点击[Open]按钮或在[Workspace]窗口中双击源文件来打开，还可查看源代码、切换列显示、查看汇编代码以及修改汇编代码。

5.4 内存访问功能

包括内存读写、数据上传下载、变量显示、内存自动更新等功能，同时还有内存填充、移动、比较、搜索等操作功能。

5.5 断点功能

提供强制断点、软件断点（S/W break）和片上断点（on - chip break）三种功能，可单独或组合设置。

5.6 使用S/W断点

可在[Editor]或[Disassembly]窗口、[Breakpoints]对话框或命令行添加、移除、启用或禁用S/W断点。

5.7 片上断点功能

通过[On - Chip Event]对话框设置片上事件断点条件和跟踪条件，包括Event A、Event B和Pre - PC break等设置。

5.8 添加片上事件

可通过[On - Chip Event]对话框、拖放操作或命令行添加DA事件和PC事件。

5.9 注册事件

可通过[On - Chip Event]对话框、拖放操作或[Registered Events]对话框注册事件，还可保存和加载事件设置。

5.10 跟踪功能

用于获取用户程序执行过程中的分支信息和数据访问信息，可设置跟踪类型、起始和停止条件等。

5.11 状态条

通过[View -> Status Bar]显示状态条，可查看调试平台的当前状态。

5.12 启动/停止功能

可指定在用户程序执行前后执行特定例程，但使用时存在一些限制，如调试功能使用限制、寄存器和标志限制等。

5.13 简单堆栈溢出检测功能

当栈超过RAM区域时，会在[Output]窗口显示堆栈溢出消息。

5.14 在线帮助

通过[Help]菜单中的[Emulator Help]查看各功能和命令行语法的使用说明。

6. 教程

提供一个用C语言编写的教程程序，用于演示模拟器的主要功能。包括启动高性能嵌入式工作室、连接模拟器、下载教程程序、设置S/W断点、执行程序、检查断点、修改寄存器内容、查看符号和内存内容、跟踪功能等步骤。

7. 使用注意事项

7.1 MCU资源使用

模拟器使用了MCU的部分资源，如程序区域、引脚、中断、堆栈、特殊功能寄存器（SFR）等，使用时不能随意更改这些资源，否则可能导致模拟器无法控制MCU。

7.2 复位

电源复位和电压监控0复位不能使用，复位向量地址在调试时由模拟器程序使用，复位后的行为因复位类型而异，同时要注意复位相关的限制。

7.3 内部ROM区域（闪存）

更改内部ROM内容时，只有模拟器的内部缓存会更新，实际更改在用户程序启动前才会反映到MCU。调试CPU重写模式时，有不可重写区域和操作限制。

7.4 电源供应

E1模拟器不向用户系统供电时，会消耗用户系统的电源，且E1模拟器的电源供应精度不高，在批量生产编程时不建议使用其电源供应功能。

7.5 用户程序暂停期间的操作

用户程序暂停时，模拟器会改变CPU时钟，同时屏蔽可屏蔽中断请求，但外设I/O继续运行。

7.6 用户程序执行期间的内存访问

在高速片上振荡器频率改变后立即访问内存可能无法正常进行。

7.7 程序最终评估

在进入批量生产阶段前，必须单独对程序进行最终评估，不连接E1/E20模拟器。

7.8 调试功能限制

步进执行时，S/W断点和片上断点无效；“Go to cursor”功能会使所有S/W断点和片上断点无效；调试停止模式或等待模式时，有操作限制；若用户系统的复位电路有看门狗定时器，使用模拟器时需禁用。

Renesas E1/E20模拟器为R8C系列MCU的开发和调试提供了强大的支持，但在使用过程中，我们需要充分了解其规格参数、使用方法和注意事项，才能更好地发挥其作用，提高开发效率和质量。各位工程师在实际应用中遇到问题时，也可参考相关文档进一步深入研究。