Linux学习系列十四:使用gdb和gdbserver构建在线调试环境

1.引言

单片机一般使用Jlink通过SWD或者JTAG接口直接在IDE中在线调试,Linux应用程序通常是加printf输出log去调试,这种方式简单,但是有些隐藏的程序bug只通过加打印信息不那么容易定位,这时可以通过类似单片机调试的gdb调试来实现,本篇为大家介绍linux环境下在线调试环境的搭建,希望对大家有所帮助。

GDB, the GNU Project debugger, allows you to see what is going on `inside’ another program while it executes — or what another program was doing at the moment it crashed.

它的工作原理是:在主机Ubuntu下运行gdb,在嵌入式板子上运行gdbserver,这样就可以在线调试了。                                                                                        

2.环境介绍

2.1.硬件

1) 网上的一个第三方做的NUC972开发板:

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2.2.软件

1) Uboot继续使用之前文章用的,无须改动。

2) Kernel在上一篇基础上,无须改动。

3) Rootfs在上一篇用Buildroot生成的基础上,需要做一定的改动,用来生成gdbserver。

3.Buildroot配置

Buildroot里需要做一定的配置,用来生成gdb和gdbserver,步骤如下:

1) 确认Toolchain | Build cross gdb for the host 是否选中,这个默认是选中的。

这个的作用是:Build a cross gdb that runs on the host machine and debugs programs running on the target. It requires ‘gdbserver’ installed on the target。

2) 选中Toolchain下的Thread library debugging,注意一定得先选中这个,不然第三步无法执行。

3) 选中Target packages | Debugging, profiling and benchmark->gdb和gdbserver

上面的作用是:

This option allows to build gdbserver and/or the gdb debugger for the target. For embedded development, the most common solution is to build only ‘gdbserver’ for the target, and use a cross-gdb on the host.

4) 保存,编译即可。

生成的gdb位于:/home/topsemic/nuc972/buildroot/NUC970_Buildroot/output/host/usr/bin 目录中

生成的gdbserver位于:

/home/topsemic/nuc972/buildroot/NUC970_Buildroot/output/target/usr/bin 目录中

5) 将上述gdbserver直接放到板子的/usr/bin目录里即可,然后登录板子输入gdbserver,可以看到如下信息,说明板子的gdbserver已经搭建好了。

4.新建测试程序

1)新建一个测试程序gdbtest.c

#include <stdio.h>
int main() 
{
	char s[64] = "Welcome to www.topsemic.com";
	int a = 1;
	int c = a*2;
	int *ptr = NULL;
	printf("s is :%s\n", s);
	printf("c is : %d\n", c);
	*ptr = 20;
printf("%d\n",*ptr);
	return 0;
}

2)交叉编译

topsemic@topsemic-virtual-machine:~/nuc972/examples/gdbserver$ arm-linux-gcc gdbtest.c -o gdbtest -g

注:arm-linux-gcc gdbtest.c -o gdbtest -g其中”-g”参数表示进行 GDB 编译。

这个程序放到板子里运行结果如下:

我们用下面的在线调试方法去看看什么原因导致的Segmentation fault

5.在线调试

调试前,将板子和PC之间通过网线相连接,步骤如下:

1)在开发板可执行程序所在的目录下,执行如下命令启动gdbserver:

命令格式: gdbserver <Host_IP>:<Ports><Program><Arguments…>

192.168.0.80 为Ubuntu 的 IP 地址, 1234 为连接的端口号

注:需要先将虚拟机Ubuntu的IP配置为固定的192.168.0.80,这个设置方法在《Linux学习系列八:操作网口》中有介绍

2)在Ubuntu下启动gdb调试,命令格式:

<GDB 可执行程序路径> <应用程序路径>

topsemic@topsemic-virtual-machine:~/nuc972/examples/gdbserver$ /home/topsemic/nuc972/buildroot/NUC970_Buildroot/output/host/usr/bin/arm-linux-gdb gdbtest

3) 在弹出的上述对话框(gdb)后输入以下命令,连接开发板

(gdb)target remote 192.168.0.100:1234

其中192.168.0.100 是开发板的IP地址

4)之后就可输入如下 GDB 调试命令,其他调试命令的详细用法请输入”help 命令名称”查阅。
命令: l,参看代码。
命令: b main,在 main 处设置断点。
命令: b 9,在第六行设置断点。
命令: c,继续执行。
命令: n,单步执行。
命令: q,退出gdb。
一直输入 c, 直到程序结束。

单步调试,同时查看板子上打印的信息

可以看到板子程序执行的过程和Ubuntu上加的断点运行的进度一致,另外可以

发现是因为line 10 导致的Segmentation fault,这样就定位到了出问题的地方。

注:https://man.linuxde.net/gdb  可以看到详细的gdb命令用法。

6.结束语

本期相关的资料在https://github.com/TopSemic/NUC972_Linux  Lesson14中

本篇为大家介绍了Linux下使用gdb和gdbserver构建在线调试环境,欢迎大家多交流,可以在网页下方留言讨论,或者发邮件:Topsemic@sina.com ,微信公众号如下,欢迎关注:

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