chapter12-嵌入式系统软件的交叉调试
嵌入式软件任务级交叉调试器的设计与实现
Ｍｏ ｉ ｒ 要 用 于 接 收 并 执 行 交叉 调 试 器 所 发 出 的 ｎｔ 主 ｏ
调试 命 令 ，并 且 在 目标 机 上 有 事 件 发 生 时 向调 试 器 报
１ ）此时的 Ｔ ｓ ｏ ｉｒ ａｋＭ ｎ ｏ 只是简单 的后 台中断处理 ｔ
程 序 ． 是 作 为 一 个任 务来 运 行 ？ 还
３２任 务 级 调 试 的 实 现 ．
Ｅ — 发 向 目标 机 的 应 答 信 息 或 者 命 令 信 息 — Ｆ — 反馈 给 用户 信 息 — Ｇ— — 命 令 解 析 层 对 辅 助 模 块 的调 用 Ｈ— — 事后 分 析 层 对 辅 助模 块 的 调 用
２３Ｍｏ ｉ ｒ 基 本 原 理 ． ｎｔ 的 ｏ
２ 可 以 只跟 踪 调试 指 定 的任 务 ； ） ３ 可 以 随时 获 得 系统 的 各 种 信 息 ； ） ４ 可 以操 纵 系统 中 的各 种 对 象 ； ） 图 ２ 交叉 调 试 器 的命 令 处理 流 程 图
Ａ — 错 误 信 息反 馈 — Ｂ — 命 令 结 果 或 者错 误 信 息反 馈 — Ｃ— — 错 误 信 息反 馈
（ 如 ： 变 任 务 的 优 先 级 ， 起 指 定 的 任 务 ， 指 定 的 例 改 挂 向
邮 箱 发 送 消息 等 ） 。任 务 级 的 调 试具 有 如 下 的优 点 ： １可 以将 断点设置 到指定 的任 务上 ， ） 即断 点 只对 指 定 的任 务有 效 ， 而对 其 他 任 务 无 效 ；
任 务 级 调试 是 指 能 够 锁 定 被 调 试 系 统 中 的 某 个 任
务 进 行 调 试 ．而 对 于 其 他 未 锁 定 的 任 务 不 影 响 它 们 的
嵌入式系统的软件调试方法和技巧研究
嵌入式系统的软件调试方法和技巧研究嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定任务的计算机系统。
与通用计算机系统不同，嵌入式系统往往在资源有限的小型处理器上运行，且必须具有高度可靠性和实时性。
软件调试是嵌入式系统开发过程中不可或缺的一环，它旨在发现并解决系统中的错误和问题。
本文将研究嵌入式系统的软件调试方法和技巧，以提高调试效率和质量。
第一部分：调试方法1. 静态分析静态分析是一种分析代码而不运行程序的方法。
通过对源代码和编译后的代码进行静态分析，可以识别出潜在的错误和问题。
其中一种常用的静态分析工具是代码检查器，它可以检查代码中的常见错误、不规范的编码风格和潜在的内存泄露等问题。
2. 动态分析动态分析是一种在运行时监测程序执行过程的方法。
通过使用调试器和性能分析工具，可以获取程序运行时的变量值、流程路径和时间性能等信息。
这些信息有助于识别代码中的问题，并进行逐步调试和优化。
3. 日志记录日志记录是一种记录程序执行过程和输出信息的方法。
通过在代码中插入日志语句，可以实时记录程序的状态和变量值。
当程序出现问题时，可以通过查看日志文件来定位错误原因。
日志记录还有助于分析程序的性能和行为，方便优化和调试。
第二部分：调试技巧1. 断点调试断点调试是一种在程序中设置断点，当程序执行到断点处时，会中断程序的执行。
通过断点调试，可以逐步观察程序的执行过程、变量值和函数调用栈等信息，定位错误所在。
在嵌入式系统中，可以使用调试器设置断点进行调试。
2. 遥测调试遥测调试是一种通过远程监测设备的运行状态来调试程序的方法。
通过在程序中插入特定的遥测指令，将设备的运行状态传输到远程终端，可以实时观察设备的运行情况。
遥测调试可以帮助开发人员在实际环境中模拟和调试系统。
3. 黑盒测试黑盒测试是一种测试方法，通过输入预定义的输入数据，观察输出结果是否符合预期。
在嵌入式系统中，可以使用黑盒测试对模块或整个系统进行测试。
通过对不同输入数据的测试，可以发现系统的潜在问题，并进行相应的修复和优化。
嵌入式调试的方法
嵌入式调试的方法嵌入式调试是指在嵌入式系统开发过程中，通过调试工具和方法对嵌入式系统进行故障定位和问题解决的过程。
嵌入式系统通常具有实时性、硬件资源受限、系统闭合性等特点，因此嵌入式调试需要特殊的方法和工具来进行。
下面将介绍几种常见的嵌入式调试方法。
1. 仿真调试法仿真调试是指在嵌入式系统开发过程中，利用仿真工具对系统进行软件调试和验证。
仿真工具可以模拟目标硬件的运行环境，使开发人员可以在计算机上进行调试。
通过仿真调试，开发人员可以在不依赖目标硬件的情况下进行软件调试，提高调试效率和便捷性。
2. 调试工具法调试工具是嵌入式系统调试的关键。
常见的调试工具包括调试器、示波器、逻辑分析仪等。
调试器可以连接到目标硬件上，通过调试接口与目标系统通信，实现对目标系统的软件调试。
示波器和逻辑分析仪可以用来观测目标系统的电信号和逻辑信号，帮助开发人员分析系统运行状态和故障原因。
3. 调试信息输出法在嵌入式系统开发过程中，开发人员可以在代码中插入调试信息输出语句，将系统运行时的状态信息输出到调试端口或者日志文件中。
通过观察调试信息，开发人员可以了解系统的运行状态和问题所在。
4. 调试工具辅助法调试工具辅助法是指利用辅助工具来辅助嵌入式系统的调试。
常见的辅助工具包括追踪分析工具、覆盖率工具、性能分析工具等。
这些辅助工具可以帮助开发人员分析系统的执行路径、代码覆盖情况、系统性能等，从而帮助开发人员定位和解决系统故障。
5. 调试打印法调试打印法是指在程序中插入打印语句，输出程序执行过程中的状态信息。
通过观察打印输出，开发人员可以了解程序的执行路径、变量取值等信息，帮助定位和解决问题。
除了上述几种常见的嵌入式调试方法外，还有一些特定的调试技术和方法，比如JTAG调试、RTOS调试、硬件调试等。
总的来说，嵌入式调试是一个复杂而有挑战性的工作，需要开发人员熟练掌握各种调试工具和方法，同时具备较强的分析和解决问题的能力。
随着嵌入式系统的复杂性不断增加，嵌入式调试也将面临更多的挑战和机遇。
嵌入式系统 调试方法
嵌入式系统调试方法
嵌入式系统调试方法可以根据不同的调试目标和调试需求采用不同的方法。
以下列举了一些常见的嵌入式系统调试方法：
1. 基于软件的调试方法：
- 使用断点：在代码中插入断点，停止程序运行并观察变量值，跟踪程序执行流程。
- 打印调试信息：通过在代码中插入打印语句，将程序的状态信息打印输出到终端或日志文件中。
- 使用调试工具：使用专业的调试工具，如GDB、JTAG等，通过连接到嵌入式系统的调试接口，对系统进行调试和观察。
2. 基于硬件的调试方法：
- 使用示波器：通过连接示波器到嵌入式系统的输入输出接口，观察信号波形，以了解系统在运行时的状态和行为。
- 使用逻辑分析仪：通过连接逻辑分析仪到嵌入式系统的总线上，可以观察和分析总线通信、时序等情况。
- 使用仿真器/调试器：通过连接仿真器/调试器到嵌入式系统的调试接口，可以对系统进行单步调试、观察内存和寄存器状态等。
3. 试错法和排除法：
- 通过对系统的部分功能进行临时修改或替换，以确认问题所在。
- 逐步排除可能的原因，通过修改代码或配置参数，逐步缩小问题范围。
4. 远程调试方法：
- 使用远程调试工具：通过网络连接，将调试信息传输到远程电脑进行调试。
- 使用远程监控系统：通过网络连接，远程监控嵌入式系统的运行状态，收集和分析系统的日志和运行数据。
综合使用上述方法，可以帮助开发人员在嵌入式系统开发过程中有效地定位和解决问题。
交叉调试原理
交叉调试原理
交叉调试是一种调试技术，通过在两台或多台计算机上同时运行和调试程序来实现。
其原理基于以下几点：
1. 进程间通信：交叉调试需要在多台计算机之间进行进程间通信，以便传递调试命令和数据。
常见的通信方式包括网络套接字、共享内存或管道等。
2. 调试命令传递：通过进程间通信，调试器可以将调试命令从控制端发送到目标程序所在的目标端。
例如，调试器可以向目标端发送断点设置、函数调用、变量修改等调试命令。
3. 调试数据传递：交叉调试不仅可以发送调试命令，还可以传递调试数据。
例如，在目标端上调试的程序可以将调试信息发送回控制端，以便调试器分析和显示。
4. 调试器与被调试程序的协作：交叉调试要求调试器和被调试程序之间进行协作。
调试器需要能够控制被调试程序的执行，并获取其状态和数据。
被调试程序需要能够向调试器发送调试信息，并根据调试器的命令进行相应的操作。
交叉调试可以用于分布式系统调试、多线程/多进程程序调试等场景，可以提高调试效率和灵活性。
但同时也要注意调试指令和数据的可靠传输，以及调试器和被调试程序之间的同步和协调。
交叉调试原理
交叉调试原理交叉调试（Cross Debugging）是一种在开发过程中常用的技术，主要用于调试在目标硬件或操作系统上运行的程序。
通过交叉调试，开发人员可以在不同的环境（例如，主机和目标系统）之间传输调试信息，从而在开发过程中定位和修复错误。
以下是交叉调试的基本原理和重要概念的详细解释。
一、交叉调试的原理交叉调试的基本原理是利用调试代理（Debugger Agent）在主机和目标系统之间传输调试信息。
调试代理通常是一个运行在目标系统上的小程序，它负责与主机上的调试器通信，将调试器的控制流和数据流传递给目标系统。
通过这种方式，开发人员可以在主机上控制目标系统的执行流程，设置断点、查看内存、单步执行等，从而找出程序中的错误。
二、交叉调试的过程交叉调试的过程通常包括以下几个步骤：1. 连接目标系统：开发人员需要将主机与目标系统连接起来，以便于进行数据传输和控制。
这可以通过串口、网络、JTAG等方式实现。
2. 启动调试代理：在目标系统上运行调试代理，以便于接收主机上的调试器发出的指令。
3. 启动调试器：在主机上启动调试器，并与目标系统建立通信。
此时，调试器将可以控制目标系统的执行流程。
4. 设置断点：在需要调试的代码行设置断点，以便于在执行到该行代码时停止程序的执行。
5. 开始调试：当程序运行到断点处时，调试器将接管控制权，并将当前执行上下文（包括程序计数器、寄存器、内存等）传输到主机上。
此时，开发人员可以在主机上查看和修改变量的值、单步执行代码等。
6. 结束调试：当开发人员完成调试后，可以停止调试过程，并将控制权交还给目标系统。
此时，程序将继续执行，或者退出调试模式。
三、交叉调试的关键技术交叉调试涉及的关键技术包括：1. 调试协议：用于主机和目标系统之间传输调试信息的协议。
常见的调试协议包括GDB协议（用于串口和网络通信）和JTAG协议（用于硬件调试）。
2. 远程通信：交叉调试需要在主机和目标系统之间进行数据传输和控制。
嵌入式系统的调试技巧
嵌入式系统的调试技巧嵌入式系统是指在特定硬件平台上运行的一个或多个软件模块。
嵌入式系统有广泛的应用，例如智能家居、智能交通、智能穿戴等。
在嵌入式系统的开发中，调试是一个非常重要的环节。
本文将介绍一些嵌入式系统的调试技巧。
1.使用调试器调试器是一款软件工具，可以用来调试代码。
嵌入式系统的调试器通常包括硬件调试器和软件调试器。
硬件调试器通常是一种带有调试功能的硬件设备，可以用来分析硬件信号、控制程序执行等。
软件调试器通常是一种在电脑上运行的软件工具，可以连接到嵌入式系统并调试代码。
使用调试器可以提高调试的效率和准确性。
调试器可以帮助开发人员找到代码中的错误，例如内存泄漏、死循环等。
调试器还可以帮助开发人员优化代码，例如减少程序的执行时间、减少程序的存储空间等。
2.使用日志日志是一种记录系统状态的方法。
嵌入式系统可以使用日志，记录系统的状态和输出信息。
开发人员可以通过查看日志，了解系统的运行情况，诊断问题。
使用日志可以帮助开发人员找到代码中的错误。
例如，当系统发生错误时，可以在日志中记录错误信息、调用堆栈等，方便开发人员定位问题。
使用日志还可以帮助开发人员了解系统的性能瓶颈。
例如，可以记录函数的执行时间、内存使用情况等，找到程序的瓶颈并进行优化。
3.使用断点断点是一种在程序执行到指定位置时暂停程序执行的方法。
嵌入式系统可以使用断点，帮助开发人员定位问题。
使用断点可以帮助开发人员定位代码中的错误。
例如，当系统发生错误时，可以使用断点暂停程序执行，查看变量的值、调用堆栈等，了解程序的运行情况。
使用断点还可以帮助开发人员了解程序的执行流程。
例如，可以在关键函数处设置断点，了解函数的执行流程。
4.使用模拟器模拟器是一种用来模拟嵌入式系统的软件工具。
模拟器可以在没有硬件平台的情况下执行程序，方便开发人员进行调试。
使用模拟器可以提高调试的效率和准确性。
模拟器可以帮助开发人员进行离线调试，减少调试成本。
模拟器还可以帮助开发人员模拟各种场景，例如异常情况、边界情况等，测试程序的健壮性。
嵌入式系统的软件设计与调试技巧
嵌入式系统的软件设计与调试技巧嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它被嵌入到其他设备中，用于控制和执行特定的功能。
由于嵌入式系统通常受到资源和空间限制的制约，因此软件设计和调试变得尤为重要。
本文将介绍一些嵌入式系统的软件设计和调试技巧，旨在帮助开发人员提高嵌入式系统的性能和稳定性。
一、软件设计技巧1.合理划分模块：在嵌入式系统的软件设计中，将整个系统划分为若干个模块是十分重要的。
模块之间要进行清晰的接口定义，确保各模块之间的通信和数据传输是可靠且高效的。
此外，每个模块应该具备独立的功能，并保持尽可能小的代码量，以减少资源的占用。
2.选择合适的算法和数据结构：嵌入式系统的资源通常相对有限，因此在软件设计阶段，选择适合嵌入式系统的算法和数据结构非常重要。
对于需要频繁进行搜索或排序的操作，应选择效率较高的算法，如快速排序和二分查找等。
对于需要频繁操作的数据结构，如队列和链表等，也要选择合适的实现方式，以提高系统的性能。
3.考虑实时性要求：嵌入式系统通常需要对外界环境做出实时的响应，因此在软件设计过程中，要充分考虑系统的实时性要求。
例如，可以使用中断服务例程（ISR）来处理实时事件，并且要合理规划任务的优先级，确保高优先级任务能够及时得到响应。
4.进行正确的错误处理：在嵌入式系统中，由于外部环境的不确定性，软件可能会遇到各种异常情况。
因此，为了保证系统的稳定性和可靠性，软件设计中必须充分考虑各种异常情况的处理方式，包括错误码的定义和错误处理的逻辑。
同时，还应该记录和分析错误信息，以快速定位和修复问题。
二、调试技巧1.使用调试工具：嵌入式系统的调试过程中，适用于该硬件平台的调试工具是必不可少的。
例如，使用调试器可以在系统运行时对程序进行单步调试，观察程序的执行过程，并查看变量的值。
此外，还可以使用示波器和逻辑分析仪等工具来检测和分析硬件电路的问题。
2.输出调试信息：在嵌入式系统的软件设计和调试过程中，输出调试信息是一种常用的调试技巧。
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符号表的查找
使用lkup()来查找和表达式相匹配的所有变量 -> lkup (“stuff”) _stuff 0xda1a0 data (foo.o) value = 0 = 0x0 -> lkup (“_print”) _printf 0x00029622 text (vxWorks) _printErr 0x00029640 text (vxWorks) _printExc 0x0002965e text (vxWorks) value = 0 = 0x0 -> lkup "x" x 0x000da188 bss () value = 0 = 0x0
60
北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
关于数据结构
Shell不识别数据结构，如果要看数据结构，应 当使用源代码级的调试工具 使用Shell可以显示内存 -> d pMyBuf
003fe770 0023 09ea e030 2647 a682 eeee 003fe780 eeee eeee eeee eeee eeee eeee eeee eeee 003fe790 eeee eeee eeee eeee eeee eeee eeee eeee 003fe7a0 eeee eeee eeee eeee eeee eeee eeee eeee
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
WindSh下载的例子
-> ld 1 < foo.o Loading /folk/swagon/prog/foo.o | value = 402912 = 0x625e0 -> moduleShow MODULE NAME MODULE ID GROUP TEXT START DATA START BSS START xWorks 0x5b588 1 0x10074 0x9ae90 0xa0228 foo.o 0x62878 2 0xd76c0 0xd7930 0xd7bb4 value = 0 = 0x0 -> fooInit ### Warning: Snafu #6. Continuing anyway... value = 0 = 0x0 -> ... -> unld "foo.o" value = 0 = 0x0 -> moduleShow MODULE NAME MODULE ID GROUP TEXT START DATA START BSS START ----------- ---------- ------- ---------- ---------- ---------vxWorks 0x5b588 1 0x10074 0x9ae90 0xa0228 value = 0 = 0x0
关于变量
除非特别声明，Wind shell将所有的变量都解释成32bit的整数 在解释非整型变量时，必须使用类型标识来告诉Shell如何进行解 释 -> z = (short) 0x90 z = 0x20ff370: value =144 = 0x90 -> (short) z z = 0x20ff370: value = 144 = 0x90 -> z z = 0x20ff370: value = 9498350 = 0x90eeee WindSh中创建的所有变量都在目标板的内存中被分配了8字节的 空间，这是为了预防变量是双字节
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
WindSh
交互式的C-表达式解释器：
操作VxWorks的命令 下载和启动代码 创建和检查变量
具有交互式的TCL解释器
定制Tornado的用户界面
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
Tornado Shell（WindSh） &Browser
WindSh 命令解释器
使用WindSh进行程序开发 Borwser
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
WindSh概述
WindSh是VxWorks的命令行用户接口。 WindSh支持内部命令，C格式表达式和Tcl解释器。 可以下载，运行，调试代码并显示信息。
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
WindSh 内部命令
命令类型
系统信息查询（host和Target） 系统调试和修改 任务管理 任务信息查询 模块信息显示 C++开发
命令语法帮助
Help()命令 Tornado Reference -> Tornado Tools -> windsh
-> 2 * foo (&mac, 27) 实际上是 -> 2 * foo (&mac, 27, 0,0,0,0,0,0,0,0)
如果整个表达式是函数调用，则函数名必须是该行的 第一个，括号可以被省略，如 -> foo &mac, 27
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
系统符号表
-> x = 10 new symbol "x" added to symbol table. x = 0xda188: value = 10 = 0xa
Symble name Pointer to memory type
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
关于宏
Wind Shell不能够识别宏变量（在C语言中使 用＃define进行定义） 必须要查看头文件来找到符号所对应的值
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
Shell中的特殊字符
字符 ^-Break ^D, TAB ^W Esc ^U 解释 结束函数调用，返回到Shell提示符 帮助填完符号或文件名 显示命令的HTML格式的帮助 从输入模式进入类似于Vi的编辑模式 删除整行，回到一般的输入模式
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
WindSh语法中的特殊用法
WindSh中的内建函数屏蔽掉了目标板上相同名称的 符号。如果要想对目标板上而不是WindSh中的符号 进行操作，在符号名前面加@
>@i = @i + 3
目标板上的函数在调用时通常有10个参数，例如
Shell是如何解释命令的
WinSh使用Target Server的系统符号表并遵循下列规 则来解释表达式中的名字：
-> retVal = printf (“Foo is %d\n”, foo) -> i (tWdbTask) 对相同的名字，优先使用WinSh内建的命令，而不是目标板 上的命令 在符号表中寻找symbol 在符号表中寻找_symbol 将Task name转换成TaskID 创建符号。如果该符号位于“＝”的左边，并且不在符号表 中，或它是一个任务名
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网可能，shell的内建函数就在主机上作为C 解释器的原语运行
例如：内建命令lkup()就完全在主机上运行，而不 需要和目标机通信
有些内建命令需要将模块下载到目标机的内存 中才能运行
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
通过WindSh下载文件
-> ld (addSyms) < fileName 将模块fileName下载到target server在target上的内存池中 默认情况下，将全局变量加入到主机上的符号表中。如果 addSyms == 1, 也加载静态变量。 在下载过程中对没有解释的变量进行解释 如果下载过程中有无法解释的外部索引，ld（）会提示警告错误， 但是下载并不失败，模块还是被下载到目标板上 出错返回ERROR，成功返回一个基于主机的模块ID 如果存在旧版本的fileName ，在下载过程中会对旧版本fileName 进行卸载
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
函数调用的执行
从WindSh执行demo
Host Target
WindSh ->demo (8)
tN Demo Prioroty 4
WindSh一直阻塞到函数调用demo返回 tN的标准I/O被重定向到WIndSh
memory
_printf
0x29622 text
0xda188
_accept 0x2afd4 text
0000000A
x
0xda188 bss
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北京邮电大学 通信网络综合技术研究所 宽带通信网络实验室
WinSh作为C的解释器
Shell命令的语法和普通的C程序的语法相同 -> x = (8 * 6) / 4 x = 0x20ff378: value = 12 = 0xc -> Nom = “Nelson” new symbol “Nom” added to symbol table. Nom = 0x23fe798: value = 37742496 = 0x23fe7a0 =Nom + 0x8 -> printf (“Hello %s, number is %d.\n”,Nom, 0x20) Hello Nelson, number is 32. value = 28 = 0x1c -> &x value = 34599800 = 0x20ff378 = x
基本开发步骤
开发方式一
下载模块：ld命令。 运行程序：直接调用。