【嵌入式Linux学习七步曲之第二篇 ARM＋Linux开发环境】gdb+gdbserver的方式进行ARM程序调试

gdb+gdbserver的方式进行ARM程序调试
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【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