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(cè)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(qiáng)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(xiàng)，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(hào)，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(zhǎng)度20cm，質(zhì)量33.1g。
• USB電纜：長(zhǎng)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(shè)置程序、用戶手冊(cè)、補(bǔ)充信息以及測(cè)試程序手冊(cè)（存儲(chǔ)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(shè)計(jì)用戶系統(tǒng)時(shí)，要參考本手冊(cè)中推薦的連接器與MCU的連接示例。

連接時(shí)，務(wù)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(cè)用戶系統(tǒng)連接器的連接情況。同時(shí)，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(huì)因過(guò)流引發(fā)火災(zāi)危險(xiǎn)，損壞用戶系統(tǒng)、仿真器產(chǎn)品和主機(jī)。

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(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：

• RES(in)#（引腳4）是仿真器向MCU輸出信號(hào)的信號(hào)線，需將其和用戶系統(tǒng)復(fù)位電路連接到MCU。
• RES(out)#（引腳7）是仿真器監(jiān)測(cè)MCU的RES#信號(hào)的信號(hào)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(shí)，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(jì)算機(jī)保證運(yùn)行的范圍內(nèi)。
• 使用仿真器時(shí)，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(dòng)時(shí)，會(huì)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(fù)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(wèn)內(nèi)部I/O寄存器，但訪問(wèn)系統(tǒng)控制寄存器時(shí)要小心。仿真器會(huì)在斷點(diǎn)處保存系統(tǒng)控制寄存器的值，并在用戶程序執(zhí)行時(shí)恢復(fù)。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(wèn)：仿真期間引用或修改內(nèi)存內(nèi)容時(shí)，用戶程序會(huì)暫時(shí)停止，無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。
• 引腳功能：仿真器通過(guò)片上仿真器引腳與MCU通信，與這些引腳復(fù)用的功能無(wú)法使用。
• 功耗：使用仿真器時(shí)，MCU的功耗可達(dá)幾毫安，這是因?yàn)橛脩綦娫打?qū)動(dòng)IC使通信信號(hào)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(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，若出現(xiàn)錯(cuò)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(guò)子程序、單步跳出子程序操作時(shí)，會(huì)使用斷點(diǎn)對(duì)閃存進(jìn)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(gè)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(xiàng)：仿真器在閃存編程期間會(huì)重寫設(shè)置值。
• 加載會(huì)話：[Configuration]對(duì)話框中[JTAG clock]的信息無(wú)法通過(guò)加載會(huì)話恢復(fù)，JTAG時(shí)鐘（TCK）的值在啟動(dòng)時(shí)變?yōu)槌跏贾怠?/li>
• 連接仿真器時(shí)的系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置：在[System Clock]對(duì)話框中輸入使用的振蕩器頻率（若MCU通過(guò)PLL電路倍頻也適用）。
• 內(nèi)部閃存編程或擦除時(shí)的仿真：調(diào)用內(nèi)部閃存編程或擦除程序時(shí)，無(wú)法產(chǎn)生斷點(diǎn)，且[STOP]按鈕執(zhí)行、觀察功能自動(dòng)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(wú)法進(jìn)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(dòng)選擇

在[Driver Details]對(duì)話框中可選擇的驅(qū)動(dòng)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(shè)置八個(gè)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(duì)話框和BREAKCONDITION_SET命令中可設(shè)置不同的條件組合。

但要注意，當(dāng)選擇[Step In]、[Step Over]或[Step Out]，執(zhí)行設(shè)置了BREAKPOINT的指令，以及使用單步跳過(guò)功能時(shí)，中斷條件設(shè)置會(huì)被禁用。

2.2.3 [Breakpoint]對(duì)話框設(shè)置注意事項(xiàng)

• 設(shè)置奇數(shù)地址時(shí)，地址會(huì)向下舍入為偶數(shù)地址。
• BREAKPOINT只能設(shè)置在閃存或RAM區(qū)域，不能設(shè)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(huì)被禁用。
• 執(zhí)行BREAKPOINT處的指令后，中斷條件設(shè)置會(huì)立即禁用。
• 程序在BREAKPOINT處停止后恢復(fù)執(zhí)行時(shí)，會(huì)在恢復(fù)執(zhí)行前的地址進(jìn)行單步執(zhí)行，無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)操作。
• 使用STEP OVER功能時(shí)，BREAKPOINT和中斷條件設(shè)置無(wú)效。

2.2.4 JTAG時(shí)鐘（TCK）使用注意事項(xiàng)

使用JTAG時(shí)鐘（TCK）時(shí)，頻率要設(shè)置得低于系統(tǒng)時(shí)鐘。執(zhí)行[Reset CPU]或[Reset Go]后，JTAG時(shí)鐘（TCK）的值變?yōu)榉抡嫫鲉?dòng)時(shí)設(shè)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(guò)實(shí)時(shí)運(yùn)行用戶程序來(lái)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(dòng)時(shí)打開[External Flash memory setting]對(duì)話框進(jìn)行設(shè)置，勾選[Use External Flash memory setting]可顯示該對(duì)話框。通過(guò)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(dòng)并對(duì)外部閃存進(jìn)行讀寫時(shí)，初始化、寫入和擦除模塊必須從固件分支。分支和返回時(shí)要滿足以下條件：

• 每個(gè)模塊的大小必須連續(xù)且不超過(guò)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(fù)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(chǔ)閃存頂部地址ER2(L)，結(jié)果存儲(chǔ)在ER0(L)；擦除模塊擦除地址ER0(L)的塊，存儲(chǔ)閃存頂部地址ER1(L)，結(jié)果存儲(chǔ)在ER0(L)。
• 設(shè)置寫入模塊的寫入大?。ㄗ止?jié)、字或長(zhǎng)字）。
• 初始化模塊用于設(shè)置訪問(wèn)外部閃存所需的設(shè)備，結(jié)果存儲(chǔ)在ER0(L)。

總之，Renesas的H8S、H8SX家族E10A - USB仿真器功能強(qiáng)大，但在使用過(guò)程中需要注意諸多細(xì)節(jié)。電子工程師們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中，要仔細(xì)閱讀手冊(cè)，合理設(shè)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(shí)，有沒(méi)有遇到過(guò)什么特別的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。