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嵌入式知识分享——GDB程序调试方法说明

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前  言
本案例开发环境:
Windows开发环境:Windows 7 64bit、Windows 10 64bit
Linux开发环境:Ubuntu 18.04.4 64bit
虚拟机:VMware15.1.0
U-Boot:U-Boot-2020.04
Kernel:Linux-5.4.70
Linux SDK:5.4.70_2.3.0
GDB工具是GNU项目调试器,基于命令行使用。和其他的调试器一样,可使用GDB工具单步运行程序、单步执行、跳入/跳出函数、设置断点、查看变量等等,它是UNIX/LINUX操作系统下强大的程序调试工具。GDB支持多种语言,包括Ada、汇编、C/C++、D、Fortran、GO、Objective-C、OpenCL、Modula-2、Pascal和Rust。
GDB具有一种“远程”模式,此种模式多半是在为嵌入式系统进行调试时使用,远程操作指的是:GDB在一部机器内运行,而要进行调试的程序是在另一部机器上运行,支持TCP/IP协议传输的各种网络,在TCP/IP网络及协议上再加搭传输GDB专有的调试操作通信协议,如此便能进行远程调试。
本案例采用的评估版为创龙科技TLIMX6U-EVM,它是一款基于NXP i.MX 6ULL的ARM Cortex-A7高性能低功耗处理器设计的评估板,由核心板和评估底板组成。核心板经过专业的PCB Layout和高低温测试验证,稳定可靠,可满足各种工业应用环境。
评估板接口资源丰富,引出双路网口、双路RS485、双路CAN、三路USB、多路DI/DO、LCD等接口,板载WIFI、Bluetooth模块,支持LoRa、NB-IoT、Zigbee、4G模块,可选配外壳直接应用于工业现场,方便用户快速进行产品方案评估与技术预研。
正面外观:
1 演示程序创建与编译
在Ubuntu工作目录下执行如下命令,新建一个GDB调试演示程序。
Host#    mkdir test
Host#    cd test/
Host#    vi test.c
图 1

#include <stdio.h>
void show() {
    printf("show\n");
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    int arr[4] = {1, 2, 3, 4};
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 4; i++) {
        printf("arr[%d]: %d\n", i, arr);
    }
    show();
    return 0;
}
执行如下命令,使能Linux SDK环境变量,进行程序编译,编译完成将会生成test可执行程序。
备注:编译时需添加-g参数,生成的可执行文件才带有调试信息。
Host#    source /home/tronlong/SDK/environment-setup-cortexa7t2hf-neon-poky-linux-gnueabi
Host#    $CC -O0 -g test.c -o test

图 2

评估板与PC机连接至同一个路由器后进行上电,将编译后的可执行文件test拷贝至评估板文件系统任意目录下。
Target#        ls
图 3

2 调试程序运行
执行如下命令,查看虚拟机的IP地址。
Host#    ifconfig
图 4


在评估板文件系统test文件所在路径下,执行如下命令运行gdbserver程序,开启监听。
备注:192.168.0.143为虚拟机的IP地址;1234为连接的端口号(自行设置);test为将要进行调试的程序。
Target#        gdbserver 192.168.0.143:1234 test
图 5

在虚拟机test文件所在路径下,执行如下命令使能Linux SDK环境变量并运行GDB调试程序。
Host#    source /home/tronlong/SDK/environment-setup-cortexa7t2hf-neon-poky-linux-gnueabi
Host#    arm-poky-linux-gnueabi-gdbtest
图 6

执行如下命令,连接评估板。192.168.1.251为评估板的IP地址,请以实际情况为准。
(gdb)     target remote 192.168.1.251:1234
图 7

同时,串口调试终端显示连接成功的相关信息。
图 8

3 程序调试
本章节主要演示GDB调试的几个常用命令的使用方法。
3.1    list命令
用于列出源码,简写:l。
图 9

3.2    break命令
用于设置断点,简写:b。
分别在main函数和第10行设置断点。
图 10

3.3    info breakpoints命令
用于显示断点的状态,简写:info b。
图 11

3.4    continue命令
用于恢复程序执行,简写:c。此命令使GDB恢复程序的执行,直至断点触发或程序结束。
图 12

以上调试过程在第二个断点中,每输入一次c命令,将会依次打印arr[]数组的元素值,然后程序执行结束。同时,串口调试终端打印相关信息。
图 13

3.5    print命令
用于打印变量或者变量地址,简写:p。
设置断点后,可依次打印当前变量i的值。
图 14


图 15

以上调试过程在每处断点中,使用print命令打印变量i的值。同时,串口调试终端打印相关信息。
图 16

3.6    quit命令
退出GDB模式,简写:q。当程序调试完成后,使用quit命令退出GDB调试。
图 17


同时,串口调试终端打印相关信息。
图 18



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