GDB+GdbServer: ARM程序调试

内容摘要 远程调试环境由宿主机GDB和目标机调试stub共同构成，两者通过串口或TCP连接。使用 GDB标准程串行协议协同工作，实现对目标机上的系统内核和上层应用的监控和调试功能。调试stub是嵌入式系统中的一段代码，作为宿主机GDB和目标机调试程序间的一个媒介而存在。 就目前而言，嵌入式Linux系统中，主要有三种远程调试方法，分别适用于不同场合的调试工作：用ROM Monitor调试目标机程序、用KGDB调试系统内核和用gdbserver调试用户空间程序。这三种调试方法的区别主要在于，目标机远程调试stub 的存在形式的不同，而其设计思路和实现方法则是大致相同的。 而我们最常用的是调试应用程序。就是采用gdb+gdbserver的方式进行调试。在很多情况下，用户需要对一个应用程序进行反复调试，特别是复杂的程序。采用GDB方法调试，由于嵌入式系统资源有限性，一般不能直接在目标系统上进行调试，通常采用gdb+gdbserver的方式进行调试。

gdb的简单使用

GDB是GNU开源组织发布的一个强大的UNIX下的程序调试工具。或许，各位比较喜欢那种图形界面方式的，像VC、BCB等IDE的调试，但如果你是在 UNIX平台下做软件，你会发现GDB这个调试工具有比VC、BCB的图形化调试器更强大的功能。所谓“寸有所长，尺有所短”就是这个道理。一般来说，GDB主要帮忙你完成下面四个方面的功能：      1、启动你的程序，可以按照你的自定义的要求随心所欲的运行程序。
     2、可让被调试的程序在你所指定的调置的断点处停住。（断点可以是条件表达式）
     3、当程序被停住时，可以检查此时你的程序中所发生的事。
     4、动态的改变你程序的执行环境。从上面看来，GDB和一般的调试工具没有什么两样，基本上也是完成这些功能，不过在细节上，你会发现GDB这个调试工具的强大，大家可能比较习惯了图形化的调试工具，但有时候，命令行的调试工具却有着图形化工具所不能完成的功能。让我们一一看来。

ulimit -c unlimited

一个调试示例
—————— 源程序：tst.c       1 #include <stdio.h>
      2
      3 int func(int n)
      4 {
      5          int sum=0,i;
      6          for(i=0; i<n; i++)
      7          {
      8                  sum+=i;
      9          }
     10          return sum;
     11 }
     12
     13
     14 main()
     15 {
     16          int i;
     17          long result = 0;
     18          for(i=1; i<=100; i++)
     19          {
     20                  result += i;
     21          }
     22
     23         printf("result[1-100] = %d \\n", result );
     24         printf("result[1-250] = %d \\n", func(250) );
     25 } 编译生成执行文件：（Linux下）
     hchen/test> cc -g tst.c -o tst 使用GDB调试： hchen/test> gdb tst   <---------- 启动GDB
GNU gdb 5.1.1
Copyright 2002 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB.   Type "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i386-suse-linux"...
(gdb) l      <-------------------- l命令相当于list，从第一行开始例出原码。
1         #include <stdio.h>
2
3         int func(int n)
4         {
5                 int sum=0,i;
6                 for(i=0; i<n; i++)
7                 {
8                         sum+=i;
9                 }
10                return sum;
(gdb)        <-------------------- 直接回车表示，重复上一次命令
11        }
12
13
14        main()
15        {
16                int i;
17                long result = 0;
18                for(i=1; i<=100; i++)
19                {
20                        result += i;    
(gdb) break 16     <-------------------- 设置断点，在源程序第16行处。
Breakpoint 1 at 0x8048496: file tst.c, line 16.
(gdb) break func   <-------------------- 设置断点，在函数func()入口处。
Breakpoint 2 at 0x8048456: file tst.c, line 5.
(gdb) info break   <-------------------- 查看断点信息。
Num Type            Disp Enb Address     What
1    breakpoint      keep y    0x08048496 in main at tst.c:16
2    breakpoint      keep y    0x08048456 in func at tst.c:5
(gdb) r            <--------------------- 运行程序，run命令简写
Starting program: /home/hchen/test/tst Breakpoint 1, main () at tst.c:17     <---------- 在断点处停住。
17                long result = 0;
(gdb) n           <--------------------- 单条语句执行，next命令简写。
18                for(i=1; i<=100; i++)
(gdb) n
20                        result += i;
(gdb) n
18                for(i=1; i<=100; i++)
(gdb) n
20                        result += i;
(gdb) c           <--------------------- 继续运行程序，continue命令简写。
Continuing.
result[1-100] = 5050        <----------程序输出。 Breakpoint 2, func (n=250) at tst.c:5
5                 int sum=0,i;
(gdb) n
6                 for(i=1; i<=n; i++)
(gdb) p i         <--------------------- 打印变量i的值，print命令简写。
$1 = 134513808
(gdb) n
8                         sum+=i;
(gdb) n
6                 for(i=1; i<=n; i++)
(gdb) p sum
$2 = 1
(gdb) n
8                         sum+=i;
(gdb) p i
$3 = 2
(gdb) n
6                 for(i=1; i<=n; i++)
(gdb) p sum
$4 = 3
(gdb) bt         <--------------------- 查看函数堆栈。
#0   func (n=250) at tst.c:5
#1   0x080484e4 in main () at tst.c:24
#2   0x400409ed in __libc_start_main () from /lib/libc.so.6
(gdb) finish     <--------------------- 退出函数。
Run till exit from #0   func (n=250) at tst.c:5
0x080484e4 in main () at tst.c:24
24               printf("result[1-250] = %d \n", func(250) );
Value returned is $6 = 31375
(gdb) c      <--------------------- 继续运行。
Continuing.
result[1-250] = 31375     <----------程序输出。 Program exited with code 027. <--------程序退出，调试结束。
(gdb) q      <--------------------- 退出gdb。
hchen/test>

gdb+gdbserver方式进行ARM程序调试

【摘要】：本文首先介绍了gdb+gdbserver相关的概念，然后介绍了其下载、编译、安装等过程；接着介绍了利用gdb+gdbserver调试应用程序的流程及实例等；最后分析了下gdb+gdbserver安装过程中的常见问题。

【关键词】：gdb，gdbserver，远程调试

目录

一、gdb+gdbserver总体介绍... 1

二、源代码下载... 1

三、配置编译及安装下载... 1

四、gdb+gdbserver nfs调试流程... 2

五、如何利用串口调试... 3

六、实战调试... 3

七、linux下安装gdbserver问题... 5

一、gdb+gdbserver总体介绍

远程调试环境由宿主机GDB和目标机调试stub共同构成，两者通过串口或TCP连接。使用 GDB标准程串行协议协同工作，实现对目标机上的系统内核和上层应用的监控和调试功能。调试stub是嵌入式系统中的一段代码，作为宿主机GDB和目标机调试程序间的一个媒介而存在。

就目前而言，嵌入式Linux系统中，主要有三种远程调试方法，分别适用于不同场合的调试工作：用ROM Monitor调试目标机程序、用KGDB调试系统内核和用gdbserver调试用户空间程序。这三种调试方法的区别主要在于，目标机远程调试stub 的存在形式的不同，而其设计思路和实现方法则是大致相同的。

而我们最常用的是调试应用程序。就是采用gdb+gdbserver的方式进行调试。在很多情况下，用户需要对一个应用程序进行反复调试，特别是复杂的程序。采用GDB方法调试，由于嵌入式系统资源有限性，一般不能直接在目标系统上进行调试，通常采用gdb+gdbserver的方式进行调试。

二、源代码下载

嵌入式Linux的GDB调试环境由Host和Target两部分组成，Host端使用arm－linux－gdb，Target Board端使用gdbserver。这样，应用程序在嵌入式目标系统上运行，而gdb调试在Host端，所以要采用远程调试（remote）的方法。进行GDB调试，目标系统必须包括gdbserver程序（在主机上正对硬件平台编译成功后下载到目标机上），宿主机也必须安装GDB 程序。一般Linux发行版中都有一个可以运行的GDB，但开发人员不能直接使用该发行版中的GDB来做远程调试，而要获取GDB的源代码包，针对arm 平台作一个简单配置，重新编译得到相应GDB。GDB的源代码包可以从

http://www.gnu.org/software/gdb/download/

http://ftp.gnu.org/gnu/gdb/   211.95.105.202：3128可以上去的，所有的版本都有啊

http: //ftp.cs.pu.edu.tw/linux/sourceware/gdb/releases/下载

ftp://ftp.gnu.org/gnu/gdb

外网的ftp我经常上不去，国内常见的开源社区的下载频道通常都有下载的http://download.chinaunix.net/download/0004000/3482.shtml，最新版本为gdb-6.5.tar.bz2。下载到某个目录，笔者下载到/opt/。但要注意，gdb的版本需要和croostool 相匹配。

三、配置编译及安装下载

下载完后，进入/opt/目录，配置编译步骤如下：

#tar jxvf gdb-6.5-tar-bz2 #cd gdb-6.5 #./configure --target=arm-linux --prefix=/usr/local/arm-gdb –v （--target配置gdb的目标平台，--prefix配置安装路径，当然其他路径也可以， .跟下面配置一致即可，须在环境变量中声明，启动arm-linux-gdb需要，可更改/etc/profile或~/.bash_profile或~/.bashrc，添加export PATH=$PATH:/usr/local/arm-gdb/bin，这样可以找到路径） #make

#make install （生成arm-linux-gdb,并存入/usr/local/arm-gdb /bin/，查询确认下） 也可以启动arm-linux-gdb，若成功，则证明安装无误 进入gdb/gdbserver目录： [root@dding gdbserver]# pwd /opt/gdb-6.5/gdb/gdbserver [root@dding gdbserver]# 必须在gdbserver目录下运行配置命令，此时才能用相对路径 #./configure --target=arm-linux --host=arm-linux （--target=arm-linux表示目标平台，--host表示主机端运行的是arm-linux-gdb，不需要配置—prefix，因为gdbserver不在主机端安装运行） #make CC=/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-gcc (这一步要指定你自己的arm-linux-gcc的绝对位置，我试过相对的不行，提示make: arm-linux-gcc: Command not found，可好多人都用的相对路径，即直接赋值arm-linux-gcc，可采取make时传递参数，也可以直接修改gdbserver目录下的Makefile文件中的环境变量CC)

没有错误的话就在gdbserver目录下生成gdbserver可执行文件，注意此时要更改其属性，否则可能会出现无法访问的情况，chmod 777 gdbserver将其更改为任何人都可以读写执行；使用arm-linux-strip命令处理一下gdbserver，将多余的符号信息删除，可让elf文件更精简，通常在应用程序的最后发布时使用；然后把它烧写到flash的根文件系统分区的/usr/bin（在此目录下，系统可以自动找到应用程序，否则必须到gdbserver所在目录下运行之），或通过nfs mount的方式都可以。只要保证gdbserver能在开发板上运行就行。

四、gdb+gdbserver nfs调试流程

下面就可以用gdb+gdbserver调试我们开发板上的程序了。在目标板上运行 gdbserver，其实就是在宿主机的minicom下。我是在minicom下#mount 192.168.2.100:/ /tmp后做的(这里参数-o nolock可以不加，不加这一步执行得反而更快些)，hello和gdbserver都是位于Linux根目录下，把主机根目录挂在到开发板的/tmp 目录下。

要进行gdb调试，首先要在目标系统上启动gdbserver服务。在gdbserver所在目录下输入命令：

(minicom下) #cd /tmp #./gdbserver 192.168.2.100:2345 hello

192.168.2.100为宿主机IP，在目标系统的2345端口（你也可以设其他可用的值，当然必须跟主机的gdb一致）开启了一个调试进程，hello为要调试的程序（必须－g加入调试信息）。

出现提示：

Process /tmp/hello created: pid=80 Listening on port 2345 (另一个终端下) #cd / #export PATH=$PATH:/usr/local/arm-gdb/bin #arm-linux-gdb hello 最后一行显示：This GDB was configured as “－－host＝i686－pc－linux－gnu，－－target＝arm－linux”...，如果不一致说明arm-linux-gdb有问题 说明此gdb在X86的Host上运行，但是调试目标是ARM代码。 (gdb) target remote 192.168.2.223:2345 （192.168.2.223为开发板IP）

出现提示：

Remote debugging using 192.168.2.223:2345 [New thread 80] [Switching to thread 80] 0x40002a90 in ??() 同时在minicom下提示： Remote debugging from host 192.168.2.100 (gdb)

注意：你的端口号必须与gdbserver开启的端口号一致，这样才能进行通信。建立链接后，就可以进行调试了。调试在Host端，跟gdb调试方法相同。注意的是要用“c”来执行命令，不能用“r”。因为程序已经在Target Board上面由gdbserver启动了。结果输出是在Target Board端，用超级终端查看。连接成功，这时候就可以输入各种GDB命令如list、run、next、step、break等进行程序调试了。

以上针对通过nfs mount和tftp的方式，只能在主机上调试好后下载到开发板上运行，如果有错误要反复这个过程，繁琐不说，有些程序只能在开发板上调试。所以笔者采用了gdbserver的远程调试方式。希望对大家调试程序有用！

五、如何利用串口调试

如果你用串口1调试hello的话，你就要现在板子上运行命令：

gdbserver hello /dev/ttyS0 （详情可以参考gdbserver目录下的readme文件）

这时gdbserver就在等待gdb的应答信号了。

然后在pc机上运行命令：

xxx-linux-gdb hello

在xxx-linux-gdb里敲入入下命令：

set remotedevice /dev/ttyS0（这里设置串口1）

set remote baud 9600 （这里设置串口波特率）

set debug remote 1(可选)

target remote /dev/ttyS0

操作到这儿，gdb就应该和gdbserver联系上了。

六、实战调试

1．编辑文件

# vi gdbtest.c

1 #include <stdio.h>

2

3 int

4 func(int n){

5     int   sum=0, i;

6     for (i=0; i<n; i++){

7         sum += i;

8     }

9     return sum;

10 }

11

12 int

13 main(void)

14 {

15    int   i;

16    long result = 0;

17    for (i=0; i<=100; i++){

18        result += i;

19    }

20 

21    printf("result[1-100] = %d \n", result);

22    printf("resutl[1-225] = %d \n", func(255));

23

24    return 0;

25 }

# arm-linux-gcc -g gdbtest.c -o gdbtest         // 交叉编译

2.下载文件到目标板: gdbtest和gdbserver

假设 host pc ip:192.168.1.45

     board   ip:192.168.1.180   

将文件拷贝到目标板上：

先将gdbtest和gdbserver两个文件拷贝到主机的/tftpboot目录下，此时系统主机和目标机都必须能够支持nfs

在目标板的Linux中运行：

#mount 192.168.1.108:/tftpboot /mnt/nfs

#cd /mnt/nfs

#ls

看是否有gdbtest和gdbserver两个文件。

3.运行调试

client board：

#./gdbserver 192.168.1.45:1234 gdbtest  // 目标板上运行gdbtest 监听端口1234

[root@AT91RM9200DK arm]$./gdbserver 192.168.0.12:2345 mainparacarm

./gdbserver: error in loading shared libraries: libthread_db.so.1: cannot open [root@AT91RM9200DK arm]$

host pc：

#cd /usr/local/arm-gdb/bin/ 以便能够运行arm-linux-gdb，但是无此必要，可在环境变量中设置此路径即可。

#copy gdbtest /usr/local/arm-gdb/bin/   // 将前面编译的文件gdbtest拷贝到此目录

#./arm-linux-gdb gdbtest

(gdb)target remote 192.168.1.180:1234   // 连接到开发板成功后就可以

进行调试

(gdb)list   or l

(gdb)break func

(gdb)break 22

(gdb)info br   

(gdb)continue   or c    // 这里不能用 run

(gdb)next   or n

(gdb)print or p    result 

(gdb) finish        // 跳出func函数

(gdb) next

(gdb) quit

建立连接后进行gdb远程调试和gdb本地调试方法相同

七、 linux下安装gdbserver问题

toolchain version:   gdb的版本可能和交叉编译器有很大的关系

gcc-3.3.2

glibc-2.2.5

binutils-2.15 此为croostool 3.3.2

安装步骤:
下载解压gdb-6.6
#cd gdb-6.6
#./configure --target=arm-linux --prefix=/usr/local/arm-gdb –v

#make ＆ make install

OK，然后:

#export PATH=$PATH:/usr/local/arm-gdb

进入gdbserver目录：

#./configure --target=arm-linux --host=arm-linux

#make CC=/usr/local/armv5l/3.3.2/bin/armv5l-linux-gcc

出错:

/usr/local/armv5l/3.3.2/bin/armv5l-linux-gcc -c -Wall -g -O2 -I. -I. -I./../regformats -I./../../include -I../../bfd -I./../../bfd linux-arm-low.c

linux-arm-low.c:35:21: sys/reg.h: 没有那个文件或目录

make: *** [linux-arm-low.o] 错误 1

然后把/usr/include/sys/reg.h copy到/usr/local/armv5l-2.6.x/3.3.2/armv5l-linux/include/sys/reg.h，即将该文件拷贝到交叉编译器的include目录下，再make,显示错误:

/usr/local/armv5l/3.3.2/bin/armv5l-linux-gcc -c -Wall -g -O2 -I. -I. -I./../regformats -I./../../include -I../../bfd -I./../../bfd thread-db.c

thread-db.c: In function `thread_db_err_str':

thread-db.c:95: error: `TD_VERSION' undeclared (first use in this function)

thread-db.c:95: error: (Each undeclared identifier is reported only once

thread-db.c:95: error: for each function it appears in.)

thread-db.c: In function `thread_db_get_tls_address':

thread-db.c:336: warning: implicit declaration of function `td_thr_tls_get_addr'

thread-db.c:336: warning: cast to pointer from integer of different size

thread-db.c:340: warning: cast from pointer to integer of different size

make: *** [thread-db.o] 错误 1

本想继续fix error，但是感觉不太对，请问各位，是什么原因呢？

是不是CC的target写错了？应该是arm-linux还是armv5l-linux?

1.

make: *** [linux-arm-low.o] Error 1

[root@dding gdbserver]#

[root@dding gdbserver]# gedit config.h

/* Define to 1 if you have the <sys/reg.h> header file. */

/*define HAVE_SYS_REG_H 1  */

/*have no  <sys/reg.h> header file. so undefine 20070402 dding  */

2.

thread-db.c: In function `thread_db_err_str': gdb6.5

thread-db.c:95: `TD_VERSION' undeclared (first use in this function)

[root@dding gdbserver]# gedit config.h

     94 #ifdef HAVE_TD_VERSION

     95     case TD_VERSION:

     96       return "version mismatch between libthread_db and libpthread";

     97 #endif

/* Define if TD_VERSION is available. */

/*#define HAVE_TD_VERSION 1  */

/*have no  TD_VERSION. so undefine 20070402 dding  */

gdb6.1 没有此问题

3.

[root@AT91RM9200DK arm]$./gdbserver 192.168.0.12:2345 mainparacarm  gdb6.5

./gdbserver: error in loading shared libraries: libthread_db.so.1: cannot open

[root@AT91RM9200DK arm]$./gdbserver 192.168.0.14:2345 mainparacarm  gdb6.1

./gdbserver: error in loading shared libraries: libthread_db.so.1: cannot open shared object file: No such file or directory

我已经加了libthread_db.so.1共享库为什么还打不开呢？？？？共享库和cpu类型有关吗？ 
gdbserver: error while loading shared libraries: libthread_db.so.1: cannot open 
shared object file: No such file or director

****编译GDB的时候搞成静态的就好了.我想编译选项里应该有. 要不你就在Makefile里加上CFLAGS += -static
LDFLAGS += -static
这两个的其中一个应该就可以了,不过还是两个都加上吧.

***/lib there is no  libthread_db.so.1 Can i use nfs to copy  libthread_db.so.1 to /lib? But now i cannot find this file, and is there any for cross 3.3.2?

libpthread-0.8.so

libpthread.so          libpthread.so.0        libresolv-2.1.3.so

libresolv.so.2         libstdc++.a.2.10.0     libtermcap.so.2

[root@AT91RM9200DK arm]$cp libthread_db-1.0.so libthread_db.so.1

[root@AT91RM9200DK arm]$cp libthread_db.so.1 /lib/

[root@AT91RM9200DK arm]$./gdbserver 192.168.0.12:2345 mainparacarm

./gdbserver: /lib/libc.so.6: version `GLIBC_2.2' not found (required by /lib/li)

难道目前的gdb 6.5 版本太高，需要内核版本和交叉编译器与之匹配？实在不行，就试试低版本的gdb

参考文档

http://blog.chinaunix.net/u/27802/showart_211833.html

http://litttlebylittle.bokee.com/5803108.html

http://www.blogcn.com/u/93/99/litcatfish/index.html