1.概述做嵌入式開(kāi)發(fā)時(shí)，很多時(shí)候都會(huì)使用到GDB，從底層去理解GDB的調(diào)試過(guò)程，將更加容易的理解調(diào)試的過(guò)程。

在做嵌入式開(kāi)發(fā)調(diào)試時(shí)，可理解為兩個(gè)部分

嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)，啟動(dòng)一個(gè)debug stub

宿主機(jī)，啟動(dòng)gdb

兩個(gè)平臺(tái)之間通過(guò)串行數(shù)據(jù)總線連接起來(lái)。

2.GDB Server的作用當(dāng)PC機(jī)啟動(dòng)GDB時(shí)，需要和GDB Server建立一定的通信連接，由GDB Server解析具體的邏輯并執(zhí)行。

所以GDB Server可以是一個(gè)openocd，或者JTAG等等實(shí)際的外設(shè)模塊，和目標(biāo)板子進(jìn)行連接后，可以調(diào)試芯片。它本質(zhì)上是一個(gè)解析GDB協(xié)議的模塊，或者是一段后臺(tái)的程序。

相應(yīng)GDB的請(qǐng)求

當(dāng)gdb和嵌入式平臺(tái)進(jìn)行通信的時(shí)候，會(huì)發(fā)一系列的請(qǐng)求，例如：

讀寫內(nèi)存

讀寫寄存器

設(shè)置或者清除斷點(diǎn)

提供調(diào)試Trap

GDB斷點(diǎn)的Trap

無(wú)效指令的Trap

系統(tǒng)錯(cuò)誤的Trap

同步傳輸CPU的狀態(tài)和到遠(yuǎn)程的GDB中。

3.一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的gdb的調(diào)試過(guò)程一般的正常使用編譯工具鏈中都會(huì)有g(shù)db的工具，就拿riscv的來(lái)說(shuō)，用riscv-nuclei-elf-gdb.exe去連接qemu上的gdb stub時(shí)，采用的是tcp協(xié)議。

當(dāng)qemu去啟動(dòng)gdb server的時(shí)候。

qemu-system-riscv32.exe -M gd32vf103v_rvstar -cpu -nographic -s -S

后面的-s表示啟動(dòng)gdb server。而-S則表示綁定在TCP端口的1234端口號(hào)上。

從操作上是這個(gè)流程，那么底層的數(shù)據(jù)傳送又是怎樣的流程呢？

4.GDB 遠(yuǎn)程串行協(xié)議解析一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的GDB串行協(xié)議的格式如下

$packet-data#checksum

其中的消息是通過(guò)ASCII碼進(jìn)行傳輸，以$開(kāi)始，以#結(jié)束。最后的checksum是命令的校驗(yàn)和。

上面就是通過(guò)Wireshark監(jiān)聽(tīng)到的協(xié)議數(shù)據(jù)。

GDB與GDB server進(jìn)行通信的時(shí)候，采用收發(fā)形式進(jìn)行，必然會(huì)有下面的通信過(guò)程

發(fā)送：

$packet-data#checksum

回復(fù)

+

每次都需要回復(fù)一個(gè)+，表示收到數(shù)據(jù)。

當(dāng)沒(méi)有接受到數(shù)據(jù)，或者超時(shí)時(shí)，需要進(jìn)行重傳操作。

下面就是一個(gè)實(shí)際的通信過(guò)程。

gdb 和 target之間的通信一直會(huì)采用收發(fā)對(duì)稱的數(shù)據(jù)格式

比如寫內(nèi)存

gdb會(huì)調(diào)用set 0x4015cc = 0xc320。

那么gdb底層的通信是

$M4015CC，2:C320#6d

目標(biāo)機(jī)收到數(shù)據(jù)后，會(huì)首先返回

+

接著返回狀態(tài)

$OK#9a

這樣，一個(gè)通過(guò)gdb操作內(nèi)存的中的數(shù)據(jù)的通信協(xié)議就完成了。

由于GDB的指令非常多，這里就不列舉了，但是基本的原理和格式都差別不大。

比如單步調(diào)試的指令

step：

［gdb］ $s#73

向下執(zhí)行的指令

Continue

［gdb］ $c#63

控制臺(tái)輸出

Console Output

［target］ $o48656c6c6f2c20776f726c64210a#55

這樣可以在gdb控制臺(tái)上輸出hello，world！的命令。

關(guān)于命令的格式可以查看官方文檔

https://sourceware.org/gdb/onlinedocs/gdb/Stop-Reply-Packets.html

但是舉出一些基本的規(guī)律

5.小結(jié)用采用GDB進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程，底層的傳輸原理，采用的是非常簡(jiǎn)單的字符串的格式，這GDB將這些命令發(fā)給硬件調(diào)試器或者板子，通過(guò)將這些命令解析后，執(zhí)行具體的邏輯，就可以正常的控制芯片中程序的行為了。這就是GDB的串行協(xié)議原理。

編輯：jq