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如何使用 Renode（快速入门）

news 2025/7/8 11:40:00

Renode 是一个强大的开源仿真框架，主要用于模拟嵌入式系统的硬件和软件环境，特别适用于 IoT 设备、ARM 微控制器、RISC-V 平台等。你可以用它来运行固件、调试嵌入式程序、捕获总线通信（如 UART、SPI、I2C、CAN）甚至与测试框架集成。

🚀 如何使用 Renode（快速入门）

✅ 一、安装 Renode

方法 1：使用 prebuilt 安装包（推荐）

macOS (通过 Homebrew)：
```
brew install --cask renode
```

Ubuntu / Debian：

sudo apt update
sudo apt install mono-complete wget unzip
wget https://builds.renode.io/renode-latest.linux-portable.tar.gz
tar -xzf renode-latest.linux-portable.tar.gz
cd renode_*
./renode

Windows：
下载预编译 .zip 文件：
👉 https://builds.renode.io/

方法 2：使用 `renode-run`（适合只运行 demo）

pip install renode-run

✅ 二、运行一个简单的 demo 固件

示例：STM32 固件运行

renode

然后在 Renode Monitor 中输入：

mach create
machine LoadPlatformDescription @platforms/cpus/stm32f4_discovery.repl
sysbus LoadELF @path/to/your/firmware.elf
start

📌 @path/to/your/firmware.elf 是你的裸机程序，比如基于 STM32 的 Blinky 工程

✅ 三、运行 CAN 或特斯拉 Roadster 示例

以 Tesla Roadster 项目为例：

克隆项目：

git clone --recursive https://github.com/antmicro/renode-tesla-roadster-simulation.git
cd renode-tesla-roadster-simulation

提取固件（见前面翻译步骤）
启动仿真：
```
renode roadster.resc
```
会打开 Monitor 控制台、CAN 分析器窗口等。

✅ 四、使用 Wireshark 查看 CAN 总线流量

在 Monitor 控制台中输入：

emulation LogCANTraffic

Renode 会将所有 CAN 帧导出到一个 PCAP 文件，并自动打开 Wireshark 显示。

✅ 五、运行测试（Robot Framework）

renode-test roadster.robot --show-log

可自动运行测试脚本、解析 UART/CAN 输出并断言结果。

🧠 常用命令总结（Renode Monitor）

命令	功能说明
`mach create`	创建一个新的虚拟机器
`sysbus LoadELF @路径`	加载 ELF 格式固件
`sysbus LoadBinary @路径`	加载二进制裸机固件
`start`	启动仿真
`pause` / `reset`	暂停或重置仿真
`uart0 AttachToConsole`	显示串口输出
`emulation CreateProfiler`	创建性能分析器
`emulation LogCANTraffic`	捕获并查看 CAN 通信数据

🎯 适合使用 Renode 的场景

在没有真实硬件的情况下运行嵌入式固件
对通信协议（CAN、UART 等）进行调试和分析
自动化 CI 测试嵌入式软件（Robot Framework）
反向工程/固件分析（如 Tesla VMS 研究）
教学和演示嵌入式系统运行

STM32F103 是 ST 非常流行的一款 Cortex-M3 微控制器，适合裸机、RTOS、CAN 通信等项目。在 Renode 中模拟 STM32F103 系统是完全可行的。以下是一个完整的 STM32F103 + Renode 入门指南，包括如何运行你的固件。

✅ 使用 Renode 运行 STM32F103 固件

一、准备工作

✅ 你需要的文件：

STM32F103 固件（推荐使用 .elf，也可用 .bin）
Renode 平台描述文件（.repl）

二、步骤详解

✅ 1. 安装 Renode（如你未安装）

wget https://builds.renode.io/renode-latest.linux-portable.tar.gz
tar -xzf renode-latest.linux-portable.tar.gz
cd renode_*
./renode

✅ 2. 创建平台描述文件

创建一个平台描述文件 stm32f103.repl：

using "platforms/cpus/stm32f1.repl"cpu: CPU.STM32F103C8sysbus:uart1: UART.STM32-> cpu@0x40013800timer2: Timer.STM32-> cpu@0x40000000gpioa: GPIOPort.STM32-> cpu@0x40010800gpiob: GPIOPort.STM32-> cpu@0x40010C00flash: MappedMemorysize: 0x20000-> cpu@0x08000000sram: MappedMemorysize: 0x5000-> cpu@0x20000000

✅ 3. 编写 Renode 脚本 `.resc`

保存为 stm32f103.resc：

using sysbus
mach create "stm32f103"machine LoadPlatformDescription @stm32f103.replsysbus LoadELF @your_firmware.elfuart1 CreateTerminalBackend "uart"start

📝 如果你是裸机 .bin 文件，用这个替换：

sysbus LoadBinary @your_firmware.bin 0x08000000

✅ 4. 运行仿真

在 Renode 目录下执行：

./renode stm32f103.resc

你会看到 Monitor 控制台，并可打开 UART 窗口查看输出。

三、可选：观察串口输出

在 Monitor 中输入：

uart1 AttachToConsole

或者你可以在脚本中加：

uart1 CreateTerminalBackend "uart"

这样 Renode 会为 UART1 创建一个控制台窗口。

🧪 示例测试固件（Blinky）

如果你还没有固件，可以尝试 STM32CubeMX + Keil 或 PlatformIO 编译一个简单的 Blinky 工程。

STM32F103C8 的 Blinky 主循环一般是：

while (1) {HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);HAL_Delay(500);
}

在 Renode 中，GPIO 不直接映射到 LED，你可以用 log 或脚本方式观察 GPIO 变化，我也可以帮你模拟 LED。

📈 进阶功能

模拟 CAN 总线：添加 can1: CAN.STM32 设备
使用 emulation LogPeripheralAccess 查看内存访问
使用 emulation CreateProfiler "profile.dump" 分析性能
与 Wireshark 配合查看 CAN 或串口流量

没错！在 Renode 中，GPIO 引脚不会自动映射到物理 LED 灯（毕竟它是模拟环境），但你可以通过 多种方式 来观察或“模拟”GPIO 控制 LED 的行为。下面是一些实用的方法和操作示例：

✅ 方法 1：使用 Renode 脚本创建“虚拟 LED”

示例场景：STM32F103 用 GPIOC13 控制 LED（通常接板载 LED）

你可以通过 Renode 的 LED 模块 将 GPIO 映射为虚拟 LED！

🔧 修改你的平台描述文件（.repl）

在 stm32f103.repl 里添加：

  gpio_led: LED-> sysbusconnector:gpioa@13 -> gpio_led@0

或者如果使用的是 GPIOC13，可以写：

  gpioc: GPIOPort.STM32-> cpu@0x40011000gpio_led: LED-> sysbusconnector:gpioc@13 -> gpio_led@0

这样，当固件将 GPIOC13 设置为低电平时，Renode 的虚拟 LED 会点亮。

✅ 方法 2：用脚本观察 GPIO 状态变化

你可以在 Monitor 控制台里输入以下命令：

showAnalyzer gpioc

这会打开一个图形窗口，实时显示每个 GPIO 引脚的状态（高电平或低电平）。这样你可以看到哪个引脚被拉高/拉低，比如 GPIOC13。

✅ 方法 3：记录 GPIO 活动日志

logLevel 0
logPeripheralAccess gpioc

这会打印出每次对 GPIOC 的写入，比如：

[INFO] gpioc: Set pin 13 to low
[INFO] gpioc: Set pin 13 to high

你可以结合这个日志判断 LED 状态。

✅ 方法 4：通过脚本监控 GPIO 自动行为

如果你希望在 GPIO 状态改变时执行一些操作，比如：

gpioc AddValueChangedHook 13 "echo 'LED toggled!'"

这段脚本会在 GPIOC13 电平变化时输出一句日志。你也可以用它触发模拟事件或记录文件等。

🧪 实战测试：固件点灯循环（C代码）

你的裸机代码大概如下：

while (1) {HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET); // LED ONHAL_Delay(500);HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);   // LED OFFHAL_Delay(500);
}

这个代码在 Renode 中不会真的点亮 LED，但结合上述 LED 虚拟设备或 GPIO 观察工具，你可以清楚看到它的行为！

✅ 总结

方法	功能	适合场景
虚拟 LED	图形化显示点灯/灭灯	模拟视觉效果
GPIO Analyzer	实时电平图	调试多个引脚
日志记录	文本输出行为变化	离线分析
Hook 自动响应	GPIO 事件触发自定义动作	自动测试

Renode 对 仿真支持最完整、最成熟的 SoC 型号，主要集中在以下几个厂商和系列上，尤其是 Antmicro 官方长期支持、用于演示和 CI 测试的目标：

✅ 最完整仿真支持的 SoC 型号（推荐）

### 1. STM32F4 系列（特别是 STM32F4Discovery）

型号示例：STM32F4Discovery (STM32F407VG)
支持情况：
- ✔️ Cortex-M4
- ✔️ NVIC、SysTick
- ✔️ UART, GPIO, I2C, SPI, Timer
- ✔️ ADC（基础支持）
- ⚠️ DMA（部分支持）
- ⚠️ USB（基础虚拟化存在，但不完全）
- ✔️ 片上外设全部映射，并支持 .svd 显示寄存器

📦 Renode 自带平台文件：platforms/boards/stm32f4_discovery.repl

2. RISC-V 系列（SiFive Freedom E310 / HiFive1）

型号示例：SiFive E310-G000 (HiFive1)
支持情况：
- ✔️ 完整 CPU 模型（RV32IMAC）
- ✔️ GPIO, UART, SPI, PWM
- ✔️ Timer, CLINT, PLIC
- ✔️ 自带 SDK 和 demo 可直接运行
🧪 用作 Renode 官方 CI 测试和 demos 的平台之一

📦 平台文件：platforms/cpus/sifive_e310.repl + platforms/boards/hifive1.repl

3. nRF52 系列（Nordic nRF52840）

型号示例：nRF52840-DK
支持情况：
- ✔️ Cortex-M4F CPU
- ✔️ NVIC, GPIO, UART, Timer, RTC
- ✔️ QSPI Flash, Radio（仿真形式）
- ✔️ 多协议支持：BLE 模拟（部分）
📦 Zephyr、RIOT、Mynewt 等 RTOS 有完整 demo 配套

4. Microchip SAM E70 / ATSAM 系列

型号示例：ATSAME70Q21B
支持情况：
- ✔️ Cortex-M7
- ✔️ UART, GPIO, Timer, ADC
- ✔️ NVIC、DMA、PDC 支持较完整
- ⚠️ 外设模拟精度略逊于 STM32F4

🚫 STM32F1、F0、L 系列支持情况（较弱）

STM32F103、STM32F072、STM32L0、L4：仅基础支持，很多外设缺失或行为简化
比如你看到的 RCC、DMA、ADC 报警，通常就是因为：
- 未模拟对应 peripheral
- 或仅有 SVD 显示、无行为模拟

✅ 推荐平台选择建议

目标	推荐平台
STM32 仿真最强支持	✅ `STM32F4Discovery`（F407VG）
RISC-V 入门与测试	✅ `HiFive1 (E310)`
BLE + Cortex-M	✅ `nRF52840-DK`
Zephyr 官方 CI 支持平台	✅ `STM32F4`, `nRF52840`, `E310`
USB 测试（部分）	⚠️ `STM32F4`（基础 USB OTG）

✅ 示例：STM32F4Discovery 平台加载命令

include @platforms/boards/stm32f4_discovery.resc

或 .repl：

machine LoadPlatformDescription @platforms/boards/stm32f4_discovery.repl

stm32f4_discovery.resc 如下：

# 1. 启动 Renode 并加载开发板
mach create
machine LoadPlatformDescription @platforms/boards/stm32f4_discovery.repl# 2. 加载 ELF 文件
sysbus LoadELF @/path to /stm32f4_discovery.elf# 3. 配置 UART 输出
sysbus.uart4 CreateFileBackend "/path to /uart4.log" true# 4. 启动模拟
start

linux 终端运行 renode stm32_discovery.resc，执行完后，程序运行中所有串口输出都会写入这个文件。

查看方法：