Renesas H8S、H8SX 家族 E10A - USB 仿真器使用指南

在電子設計領域，仿真器是開發(fā)過程中不可或缺的工具。Renesas 的 H8S、H8SX 家族 E10A - USB 仿真器為工程師提供了強大的調(diào)試和開發(fā)支持。本文將詳細介紹該仿真器的連接方法、軟件規(guī)格以及相關注意事項，希望能為電子工程師們在使用這款仿真器時提供幫助。

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一、連接仿真器與用戶系統(tǒng)

1.1 仿真器組件

1.2 連接步驟

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，要參考手冊中推薦的連接器與 MCU 的連接示例。 連接時，需將用戶系統(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，14 針連接器的引腳編號分配與 E8a 仿真器不同，但物理位置相同。在設計用戶板上的連接器布局時，不要在連接器 3mm 范圍內(nèi)放置任何組件。 警告：務必使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，否則會因過電流導致火災隱患，并損壞用戶系統(tǒng)、仿真器產(chǎn)品和主機。

1.3 引腳分配

1.4 連接示例

連接用戶系統(tǒng)到仿真器時，要注意以下幾點：

1. 仿真器使用片上仿真器引腳 ETCK、ETRST#、ETDO、ETMS 和 ETDI，需上拉這些引腳并連接到用戶系統(tǒng)連接器。
2. 當仿真器連接到用戶系統(tǒng)時，上拉 MCU 的 EMLE 引腳；未連接時，將 EMLE 引腳接地。
3. 用戶系統(tǒng)連接器引腳 4 的 RES(in)# 是仿真器向 MCU 輸出信號的信號線，需將其與用戶系統(tǒng)復位電路連接到 MCU；引腳 7 的 RES(out)# 是仿真器監(jiān)測 MCU 的 RES# 信號的信號線，連接到引腳 7 之前需上拉。
4. 將用戶系統(tǒng)連接器引腳 8 - 10、12 - 14 的 GND 連接到用戶系統(tǒng)的地。
5. 將用戶系統(tǒng)連接器引腳 11 的 Vcc 連接到用戶系統(tǒng)的電源，輸入電壓 Vcc 應在微計算機保證運行的范圍內(nèi)。
6. 使用仿真器時，H8S/2427、H8S/2427R、H8S/2425 組的部分引腳功能不可用，如 PCP53、PG4 - PG6、WDTOVF# 等。

二、仿真器軟件規(guī)格

2.1 與 MCU 的差異

1. 寄存器初始化：仿真器系統(tǒng)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。而 MCU 的初始值未定義。
2. 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] 窗口中重寫該寄存器。
3. 仿真期間的內(nèi)存訪問：仿真期間引用或修改內(nèi)存內(nèi)容會暫停用戶程序，無法進行實時仿真。
4. 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不可用。
5. 功耗：使用仿真器時，MCU 的功耗可達幾 mA，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。
6. MCU 使用注意：不要使用已用于調(diào)試的 MCU，多次重寫閃存后可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)保留問題，若出現(xiàn)錯誤信息，應更換新的 MCU。
7. MCU 操作模式：仿真器支持模式 1、2、4 和 7（片上仿真模式）。
8. 調(diào)試期間的閃存編程：在執(zhí)行 [Go to cursor]、單步跳過子程序、單步退出操作執(zhí)行子程序等功能時，會使用斷點對閃存進行編程。
9. 程序閃存模式下的求和數(shù)據(jù)：“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。
10. 執(zhí)行用戶程序注意：仿真器在閃存編程（Go、Step In、Step Out 或 Step Over）期間會使用閃存和看門狗定時器寄存器，設置值會被重寫。
11. 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>
12. 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（MCU 通過 PLL 電路倍頻時也適用）。
13. 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，無法生成斷點，同時 [STOP] 按鈕執(zhí)行、監(jiān)視功能自動更新和工具芯片監(jiān)視功能使用、仿真執(zhí)行期間的內(nèi)存操作等也無法進行。
14. 支持的設備：H8S/2427 E10A - USB 支持 H8S/24279、H8S/24279R 等；H8S/2425 E10A - USB 支持 H8S/24259、H8S/24258 等。

2.2 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：HS0005KCU01H、HS0005KCU02H 對應 Renesas E - Series USB Driver。

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，可指定的項目包括地址總線條件、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。 注意：選擇 [Step In]、[Step Over] 或 [Step Out] 時，中斷條件設置無效；執(zhí)行設置了 BREAKPOINT 的指令時，中斷條件設置無效；使用單步跳過功能時，BREAKPOINT 和中斷條件設置無效。

2.2.3 設置 [Breakpoint] 對話框注意事項

1. 設置奇數(shù)地址時，地址會向下取整為偶數(shù)地址。
2. BREAKPOINT 通過替換指令實現(xiàn)，只能設置在閃存或 RAM 區(qū)域，不能設置在閃存或 RAM 以外的區(qū)域以及滿足中斷條件的指令處。
3. 單步執(zhí)行期間，BREAKPOINT 無效。
4. 執(zhí)行 BREAKPOINT 指令后，中斷條件設置立即無效，即使?jié)M足中斷條件也不會中斷。
5. 程序在 BREAKPOINT 處停止后從斷點地址恢復執(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。
6. 使用 STEP OVER 功能時，BREAKPOINT 和中斷條件設置無效。

2.2.4 使用 JTAG 時鐘（TCK）注意事項

使用 JTAG 時鐘（TCK）時，頻率應設置低于系統(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 TCK 值。

2.2.5 跟蹤功能

仿真器使用 MCU 中的分支指令跟蹤功能，通過實時運行用戶程序獲取跟蹤信息，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。設置內(nèi)容包括選擇外部閃存設置文件、啟用或禁用外部閃存調(diào)試功能、選擇是否在連接時擦除閃存內(nèi)容等。最多可通過該對話框為外部閃存指定 1024 個塊，外部閃存起始地址和結(jié)束地址之間的最大允許大小為 16 Mbytes。

2.2.7 與初始化、寫入和擦除模塊及仿真器固件的接口

初始化、寫入和擦除模塊在仿真器啟動以及外部閃存讀寫時需從固件分支。分支時要滿足以下條件：

1. 每個模塊大小連續(xù) 4 Kbytes 或更小（包括工作區(qū)和堆棧區(qū)）。
2. 調(diào)用模塊前后保存并恢復所有通用寄存器和控制寄存器的值。
3. 處理后將模塊返回調(diào)用源。
4. 模塊必須是 Motorola S 型文件。
5. 寫入模塊將數(shù)據(jù) ER1(L) 寫入地址 ER0(L)，并將閃存頂部地址 ER2(L) 存儲在 ER0(L) 中；擦除模塊擦除地址 ER0(L) 的塊，并將閃存頂部地址 ER1(L) 存儲在 ER0(L) 中；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) 中。

在使用 Renesas H8S、H8SX 家族 E10A - USB 仿真器時，工程師們需仔細遵循上述步驟和注意事項，以確保開發(fā)過程的順利進行。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。