第十章 嵌入式Linux的调试技术

对调试工具进行简介。Linux中提供了一类工具，通过这些工具可以逐行跟踪程序的代码，用于测试用户空间程序的gdb、gdbserver和调试内核空间程序的kgdb。

用gdb调试用户空间程序：gdb可跟踪调试用户空间的程序，这些调试命令可用于gdbserver远程调试。可直接运行脚本文件编译gdb_debug.c，但要加上命令行参数-g。使用命令“# gdb gdb_debug”调试gdb_debug。最简单的命令：quit，用于退出gdb调试界面。常用的调试命令，如下：①list：用于列出程序中的代码。list命令有3种调用格式：(1)list：显示上一次调用list命令输出的最后一行后面的10行，第一次调用list命令会显示程序开头的10行(2)list -：显示上一次调用list命令输出的第一行前面的10行，第一次调用list命令什么都不会显示(3)list n：显示第n行附近的10行，一般会显示第n行前面5行和后面4行，加上第n行，正好10行，如果前面或后面的行数不足，则只显示实际的行②break n：将指定行设置为断点，n表示行号③clear n：清除指定行的断点④tbreak n：将指定行设置为断点，断点只能使用一次，使用完后自动清除⑤run：运行程序，在run后面可跟命令行参数。这些参数值会传给正在调试的程序⑥cont/continue：跳过当前断点继续执行，该命令有两种格式：(1)cont：跳过当前断点继续执行(2)cont n：跳过n次断点继续执行⑦next：继续执行下面的语句，但跳过这程序，相当于step over。step命令有两种格式：(1)next：执行一条语句(2)next n：执行n条语句⑧nexti：单独执行语句，但和next不同的是，它会跟踪到子程序的内部，但不打印出子程序内部的语句，相当于step into，使用格式与next相同⑨print var_name：查看变量值

用gdbserver远程调用用户空间程序：gdbserver是一个可运行在ARM架构上的服务端程序，即在开发板上使用gdbserver打开要测试的程序，然后通过串口、有线或无线网络可在PC上进行调试。开发板和Android模拟器都带了gdbserver程序，运行脚本文件可将之前编写的gdb_debug程序上传到Android模拟器。先进入模拟器终端，进入/data/local目录，执行命令“# gdbserver :4321 ./gdb_debug”启动gdbserver监听程序，使用本机的4321端口号进行监听。再开启一个Linux终端，使用命令“# adb -s emulator-5554 forward tcp:4321 tcp:4321”将外部访问模拟器的4321端口的数据包转发到Android模拟器内部的4321端口。使用telnet命令也可映射端口，执行命令“# telnet localhost 5554”进入telnet。进入之后，使用命令“# redir add tcp:4321:4321”映射端口。映射完端口后，在Linux终端执行命令“# arm-none-linux-gnueabi-gdb gdb_debug”进入gdb控制台。gdb_debug是基于ARM处理器的可执行程序，需要使用专门用于调试基于ARM处理器的程序的调试器，虽然gdb_debug是在Android模拟器上运行的，但在Linux终端执行调试器时仍需指定gdb_debug。执行上面命令进入gdb控制台，然后执行命令“(gdb) target remote localhost:4321”连接Android模拟器。Android模拟器只能通过端口映射方式使用gdbserver调试程序，但开发板除了可通过IP连接到gdbserver外，还可通过串口进行连接，开发板同样带了gdbserver程序，可直接运行。开发板和Android模拟器使用gdbserver调试程序的过程类似，只是gdbserver和target remote命令的命令行参数不同。通过IP方式连接开发板上的gdbserver，还需在开发板上执行命令“# gdbserver localhost:4321 ./gdb_debug”。在Linux终端的gdb控制台需执行命令“(gdb) target remote 192.168.17.103 ./gdb_debug”连接开发板的gdbserver,192.168.17.103是开发板的IP，开发板不需要进行端口映射。通过串口连接开发板的gdbserver，在开发板需执行命令“# gdbserver /dev/s3c2410_serial10 ./gdb_debug”，/dev/s3c2410_serial10是开发板上串口的设备文件。在Linux终端的gdb控制台需要执行命令“(gdb) target remote /dev/ttyUSB0”连接开发板的gdbserver,/dev/ttyUSB0是串口转USB口的设备文件。若直接使用串口线，设备文件可能是/dev/ttyS1。

用kgdb远程调试内核程序：kgdb除了提供类似printk函数的日志输出功能，还允许开发人员直接在PC上通过GDB链接目标设备。kgdb包含两部分：kgdb内核和一套连接接口。这些接口目前支持串口tty设备连接和以太网连接。其中串口连接需要通过内核参数kgdbboc指定要连接的串口设备，以太网连接通过内核参数kgdbboc指定IP和端口号。kgdb支持多种处理器架构，单独为每个支持的处理器架构实现了kgdb内核。要用kgdb调试Linux内核，首先需配置Linux内核。使用make menuconfig进入Linux内核的配置菜单，进入“Kernel hacking”，找到并选中“KGDB:kernel debugger”。配置内核参数，这些参数通知Linux内核如何进行测试。设置完启动参数后，主机就可使用gdb命令调试Linux内核，执行命令“# gdb ./vmlinux”，还可设置传输速率和连接要调试的Linux内核，最后就是使用gdb命令进行Linux内核调试。当发现某段代码的bug太多或很难通过printk函数输出信息找出，可考虑使用kgdb逐步的方式定位bug。

大量的Linux内核程序是练习调试技术最好的资源。