OpenOCD-JTAG调试
title: OpenOCD-JTAG调试
tags: ARM
date: 2018-10-13 23:36:28
Todo
- [ ] JTAG 调试linux内核
- [ ] linux下使用OpenOCD调试
- [x] win下使用OpenOCD调试
概述
学习文档 韦东山 Eclipse,OpenOCD,OpenJTAGv3.1嵌入式开发教程版本5.pdf
硬件连接: PC>JTAG调试器>CPU
软件控制:IDE(KEIL/ADS/)> GDB(指令)> OpenOCD(实际命令)> JTAG调试器> 单板
JTAG控制CPU功能:
- 当CPU的地址信号ADDR=xxx，停止CPU-硬件断点
- 当CPU的数据信号DATA=xxx,停止CPU--软件断点
- 重新运行CPU
- 读取R0，..寄存器
- 控制外设，内存
百问网的
OpenJTAG.exe这个GUI实际是封装了openocd.exe命令行- 设置Workdir到程序代码目录
- 点击
telnet,或者直接cmd输入telnet 127.0.0.1 4444 - 使用help查看帮助或者查看`Eclipse,OpenOCD,OpenJTAGv3.1嵌入式开发教程版本5.pdf
断点
硬件断点:一个程序只能打两个断点(ARM7)，可以调试ROM，NOR
设置CPU里面的JTAG比较器，使硬件断点 Addr=A，当CPU发出A地址时停止
CPU是如何运行？CPU需要取指令，也就是需要发出地址信号去取得指令，JTAG就检测到这个地址
软件断点，可以有无数个软件断点.前提是断点的地址可写，所以无法调试NOR，或者ROM上的程序，具体可以看下面的led.c的示例
- 设置CPU里面的JTAG比较强，使其值=一个特殊值
- 替换掉希望断点位置(A)的值=这个特殊值，做好备份
- 当CPU读取到这个特殊值，程序断点
- 重新运行时，恢复这个(A)位置的指令
快速使用
常用命令
halt 停止cpu
reg 查看寄存器
mdw 0 //memory display word 查看内存
mww 0 0x12345678 //memory write word
load_image leds.bin 0 //下载程序到0地址，然后可以使用mdw读取0，看看是不是程序的bin
resume 0 //指定地址运行，如果不指定地址，则恢复运行
reset 复位目标板子
reset halt
step 0 //执行第一句话，并halt
step //单步执行
bp设置断点
bp 0x6c 4 hw 在0x6c的地址位置设置断点，硬件断点
rpb 0x6c 取消断点
测试led的断点
//led.c
void wait(volatile unsigned long dly)
{
for(; dly > 0; dly--);
}
int main(void)
{
unsigned long i = 0;
GPFCON = GPF4_out|GPF5_out|GPF6_out;
while(1){
wait(30000);-------------------尝试在这里断点，就能观察灯的变化
GPFDAT = (~(i<<4));
if(++i == 8)
i = 0;
}
return 0;
}
//反汇编摘要
00000044 <main>:
44: e52de004 str lr, [sp, #-4]!
48: e24dd004 sub sp, sp, #4 ; 0x4
4c: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0
50: e58d3000 str r3, [sp]
54: e3a03456 mov r3, #1442840576 ; 0x56000000
58: e2833050 add r3, r3, #80 ; 0x50
5c: e3a02c15 mov r2, #5376 ; 0x1500
60: e5832000 str r2, [r3]
64: e3a00c75 mov r0, #29952 ; 0x7500
68: e2800030 add r0, r0, #48 ; 0x30
6c: ebffffe9 bl 18 <wait>---------------------------尝试在这里断点
70: e3a02456 mov r2, #1442840576 ; 0x56000000
74: e2822054 add r2, r2, #84 ; 0x54
78: e59d3000 ldr r3, [sp]
7c: e1a03203 mov r3, r3, lsl #4
80: e1e03003 mvn r3, r3
84: e5823000 str r3, [r2]
88: e59d3000 ldr r3, [sp]
8c: e2833001 add r3, r3, #1 ; 0x1
90: e58d3000 str r3, [sp]
94: e3530008 cmp r3, #8 ; 0x8
98: 1afffff1 bne 64 <main+0x20>
9c: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0
a0: e58d3000 str r3, [sp]
a4: eaffffee b 64 <main+0x20>
Disassembly of section .debug_line:
使用openocd命令来调试断点
halt
load_image leds.bin 0 //下载程序
resume 0 //指定地址运行，如果不指定地址，则恢复运行
halt
bp 0x6c 4 hw //在0x6c的地址位置设置断点，硬件断点
resume //反复这个断点，就能观察灯的变化了
测试软件断点是否改变ram值
//读取原来的值
> mdw 0x6c
0x0000006c: ebffffe9
//设置软件断点
> bp 0x6c 4
breakpoint set at 0x0000006c
//读回这个ram值，发现改变了
> mdw 0x6c
0x0000006c: deeedeee
//删除这个断点
> rbp 0x6c
//读回来
> mdw 0x6c
0x0000006c: ebffffe9
NAND调试（进阶）
程序概述:
- 链接地址在
0x30000,0000,运行的时候应该位于0x3000,0000 - 直接烧写程序到内存中，也就是程序运行在0地址.并没有在加载地址
- 程序功能:main中点灯，但是直接烧录到内部ram，跑飞了
- 程序的bug在于，所有的代码都应该是位置无关的否则需要搬运代码
.text
.global _start
_start:
@函数disable_watch_dog, memsetup, init_nand, nand_read_ll在init.c中定义
ldr sp, =4096 @设置堆栈
bl disable_watch_dog @关WATCH DOG
bl memsetup @初始化SDRAM
bl nand_init @初始化NAND Flash
@将NAND Flash中地址4096开始的1024字节代码(main.c编译得到)复制到SDRAM中
@nand_read_ll函数需要3个参数：
ldr r0, =0x30000000 @1. 目标地址=0x30000000，这是SDRAM的起始地址
mov r1, #0 @2. 源地址 = 0
mov r2, #4096 @3. 复制长度= 2048(bytes)，
bl nand_read @调用C函数nand_read
ldr sp, =0x34000000 @设置栈
ldr lr, =halt_loop @设置返回地址
ldr pc, =main @b指令和bl指令只能前后跳转32M的范围
@，所以这里使用向pc赋值的方法进行跳转
halt_loop:
b halt_loop
bug原因:mem_cfg_val是在栈，是位置无关的，但是他的初始值是去在链接地址取的，也就是0x3000000后面
void memsetup()
{
unsigned long const mem_cfg_val[]={ 0x22011110, //BWSCON
0x00000700, //BANKCON0
0x00000700, //BANKCON1
0x00000700, //BANKCON2
0x00000700, //BANKCON3
0x00000700, //BANKCON4
0x00000700, //BANKCON5
0x00018005, //BANKCON6
0x00018005, //BANKCON7
0x008C07A3, //REFRESH
0x000000B1, //BANKSIZE
0x00000030, //MRSRB6
0x00000030, //MRSRB7
};
}
调试开始
>reset halt
> load_image nand.bin 0
1520 bytes written at address 0x00000000
downloaded 1520 bytes in 0.063003s (23.560 KiB/s)
执行第一句话step 0也就是执行mov sp, #4096 ; 0x1000，可以使用reg看到sp=0x1000
step执行跳转，可以发现pc=0x38,对应汇编
30000000 <_start>:
30000000: e3a0da01 mov sp, #4096 ; 0x1000
30000004: eb00000b bl 30000038 <disable_watch_dog>
然后一步一步step，并使用poll查看当前pc值等，使用mdw查看该设置的内存
跳转到memsetup，pc=0x08,反汇编先入栈，可以发现sp=4096-5*4=4076=0xFEC
可以使用 step 0,然后设置 bp 0x50 4 hw 断点 直接跳到想到的位置
然后在汇编代码，发现问题了
// ip=300005bc
30000050: e1a0400c mov r4, ip
30000054: e8b4000f ldmia r4!, {r0, r1, r2, r3}
//从r4中指向的内存给r0~r3
//也就是说从 300005bc读取一些数据，但是这个时候300005bc（sdram）并没有被初始化且进行代码搬运，所以这里的数据肯定有问题
//这里的其实就是那个局部数组的值 mem_cfg_val
300005bc <.rodata>:
300005bc: 22011110 andcs r1, r1, #4 ; 0x4
300005c0: 00000700 andeq r0, r0, r0, lsl #14
300005c4: 00000700 andeq r0, r0, r0, lsl #14
300005c8: 00000700 andeq r0, r0, r0, lsl #14
300005cc: 00000700 andeq r0, r0, r0, lsl #14
300005d0: 00000700 andeq r0, r0, r0, lsl #14
300005d4: 00000700 andeq r0, r0, r0, lsl #14
300005d8: 00018005 andeq r8, r1, r5
300005dc: 00018005 andeq r8, r1, r5
300005e0: 008c07a3 addeq r0, ip, r3, lsr #15
300005e4: 000000b1 streqh r0, [r0], -r1
300005e8: 00000030 andeq r0, r0, r0, lsr r0
300005ec: 00000030 andeq r0, r0, r0, lsr r0
Disassembly of section .comment:
OpenOCD
全称是（Open On-Chip Debugger）
使用前都需要打开OpenOCD,连接上开发板，然后打开telent,或者使用命令telnet 127.0.0.1 4444
启动OpenOCD
专家模式:对应比较自由高级的配置，我们一般直接用普通模式即可
- Interface
对应OpenOCD\0.4.0\interface`中的选项 Target对应OpenOCD\0.4.0\ target和OpenOCD\0.4.0\board
启用telnet
Win7默认没有打开这个功能，需要在程序和功能>打开或关闭 windows 功能> TelentClient打开
OpenOCD命令
这些命令都在telnet中运行，官方命令索引在这里，PDF文档OpenOCD User's Guide.pdf
记住的命令
reset halt
resume
step
load_image
目标板状态处理命令(Target state handling)
poll 查询目标板当前状态
halt 中断目标板的运行
resume [address] 恢复目标板的运行，如果指定了 address，则从 address 处开始运行
step [address] 单步执行，如果指定了 address，则从 address 处开始执行一条指令
reset 复位目标板
断点命令
bp <addr> <length> [hw] 在地址 addr 处设置断点，指令长度为 length， hw 表示硬件断点
rbp <addr> 删除地址 addr 处的断点 内存访问指令(Memory access commands)
内存访问指令(Memory access commands)
mdw ['phys'] <addr> [count] 显示从(物理)地址 addr 开始的 count(缺省是 1)个字(4 字节)
mdh ['phys'] <addr> [count] 显示从(物理)地址 addr 开始的 count(缺省是 1)个半字(2 字节)
mdb ['phys'] <addr> [count] 显示从(物理)地址 addr 开始的 count(缺省是 1)个字节
mww ['phys'] <addr> <value> 向(物理)地址 addr 写入一个字，值为 value
mwh ['phys'] <addr> <value> 向(物理)地址 addr 写入一个半字，值为 value
mwb ['phys'] <addr> <value> 向(物理)地址 addr 写入一个字节，值为 value
内存装载命令，注意:下载程序之前先使用“ halt” 命令暂停单板，才能下载代码；如果使用“ poll” 命令发现单板的 MMU 或 D-cache 已经使能，则需要使用“ arm920t cp15 2 0” 、“ step”两条命令禁止 MMU 和 D-cache。
load_image <file> <address> [‘bin’|‘ihex’|‘elf’]
======将文件<file>载入地址为 address 的内存，格式有‘bin’、 ‘ihex’、 ‘elf’
dump_image <file> <address> <size>
======将内存从地址 address 开始的 size 字节数据读出，保存到文件<file>中
verify_image <file> <address> [‘bin’|‘ihex’|‘elf’]
======将文件<file>与内存 address 开始的数据进行比较，格式有‘bin’、 ‘ihex’、 ‘elf’
CPU 架构相关命令(Architecture Specific Commands)
reg 打印寄存器的值
arm7_9 fast_memory_access ['enable'|'disable']
=======使能或禁止“快速的内存访问”
arm mcr cpnum op1 CRn op2 CRm value 修改协处理器的寄存器
=======比如： arm mcr 15 0 1 0 0 0 关闭 MMU
arm mrc cpnum op1 CRn op2 CRm 读出协处理器的寄存器
=======比如： arm mcr 15 0 1 0 0 读出 cp15 协处理器的寄存器 1
arm920t cp15 regnum [value] 修改或读取 cp15 协处理器的寄存器
=======比如 arm920t cp15 2 0 关闭 MMU
其他命令
script <file> 执行 file 文件中的命令
OpenOCD烧录程序
load_image <file> <address> [‘bin’|‘ihex’|‘elf’]
======将文件<file>载入地址为 address 的内存，格式有‘bin’、 ‘ihex’、 ‘elf’
====load_image led.bin 0
SDRAM初始化
OpenOCD可以快速读写SDRAM，前提是需要程序先初始化好SDRAM,这样之后可以烧录u-boot到sdram，然后通过u-boot烧录其他大程序.这里需要一段初始化sdram的位置无关的代码init.bin
//从 Nand Flash 启动
load_image init/init.bin 0x0
resume 0x0
//NOR 启动
load_image init/init.bin 0x40000000
resume 0x40000000
烧录u-boot,之后打开串口，就能看到跑起来了
halt
load_image u-boot/u-boot.bin 0x33f80000
resume 0x33f80000
uboot烧录其他程序(led/uboot)
- u-boot 的命令把所有的数字当作 16 进制，所以不管是否在数字前加前缀“ 0x”，这个数
字都是 16 进制的。 - 擦除 Flash 的长度、烧写的数据长度，这些数值都是根据要烧写的
文件的长度确定的。 u-boot.bin 的长度是 178704 字节，即 0x2BA10 字节，使用的长
度都是 0x30000，一是为了与 Flash 的可擦除长度相配(16K 的整数倍)，二是方便。
GDB
- linux下 arm-linux-gdb,win下arm-elf-gdb
arm-elf-gdb nand_elf
target remote 127.0.0.1:3333
load
GDB命令
| 启动/退出 | |
|---|---|
| gdb [FILE] arm-elf-gdb [FILE] arm-linux-gdb [FILE] | 启动 gdb，调试 FILE(也可以先不指定文件) |
| quit | 退出 gdb |
| target remote ip:port | 远程连接 |
| 文件操作 | |
| file | 载入文件 FILE，注意：不会下载到单板上 |
| load [FILE] | 把文件下载到单板上，如果不指定 FILE，则下载之前指定 过的(比如 file 命令指定的，或是 gdb 运行时指定的文件) |
| 查看源程序 | |
| list | 列出某个函数 |
| list | 以当前源文件的某行为中间显示一段源程序 |
| list | 接着前一次继续显示 |
| break * |
在某个地址上设置断点，比如 break *0x84 |
| list - | 显示前一次之前的源程序 |
| list FILENAME:FUNCTION list FILENAME:LINENUM | 显示指定文件的一段程序 |
| info source | 查看当前源程序 |
| info stack | 查看堆栈信息 |
| info args | 查看当前的参数 |
| 断点操作 | |
| break | 在函数入口设置断点 |
| break | 在当前源文件的某一行上设置断点 |
| break FILENAME:LINENUM | 在指定源文件的某一行上设置断点 |
| info br | 查看断点 |
| delete | 删除断点 |
| diable | 禁止断点 |
| enable | 使能断点 |
| 监视点(watch)操作 | |
| watch | 当指定变量被写时，程序被停止 |
| rwatch | 当指定变量被读时，程序被停止 |
| 数据操作 | |
| print < EXPRESSION > | 查看数据 |
| set varible=value | 设置变量 |
| x /NFU ADDR | 检查内存值 ① N 代表重复数 ② F 代表输出格式 x ： 16 进制整数格式 d ： 有符号十进制整数格式 u ： 无符号十进制整数格式 f ： 浮点数格式 ③ U 代表输出格式： b ：字节(byte) h ：双字节数值 w ：四字节数值 g ：八字节数值 比如“ x /4ub 0x0”将会显示 0 地址开始到 4 个字节 |
| 执行程序 | |
| step next nexti | 都是单步执行： step 会跟踪进入一个函数， next 指令则不会进入函数 nexti 执行一条汇编指令 |
| continue | 继续执行程序，加载程序后也可以用来启动程序 |
| 帮助 | |
| help [command] | 列出帮助信息，或是列出某个命令的帮助信 |
| 其他命令 | |
| monitor <command …> | 调用 gdb 服务器软件的命令，比如：“ monitor mdw 0x0” 就是调用 openocd 本身的命令“ mdw 0x0” |
使用条件
代码已经重定位，处于它的链接地址.为什么？【在源文件设置断点，其实是在链接地址设置断点，是根据链接地址去修改内存（软断点）】
链接脚本必须是按照固定格式
text，data,bss分开被调试的程序中含有debug信息，也就是编译elf时有
-g选项%.o:%.c
arm-linux-gcc -Wall -c -g -O2 -o $@ $< %.o:%.S
arm-linux-gcc -Wall -c -g -O2 -o $@ $<
FAQ: 无法调试重定位的代码，那么代码搬运与sdram初始化怎么办？ 使用opencod来执行,也就是再弄一个程序初始化sdram，使用openocd烧录
使用步骤
打开openocd,打开telent
如果是需要使用sdram的程序，则先在OpenOCD中先下载初始化sdram的程序
> load_image init/init.bin 0
> resume 0
> halt
target state: halted
target halted in ARM state due to debug-request, current mode: Supervisor
cpsr: 0x200000d3 pc: 0x000000b8
MMU: disabled, D-Cache: disabled, I-Cache: enabled // 测试一下 sdram可用
> mdw 0x30000000
0x30000000: ea000017
> mww 0x30000000 0x12345678
> mdw 0x30000000
0x30000000: 12345678
打开cmd，输入
arn-elf-gdb leds_elf启动gdb，指定程序连接到OpenOCD
target remote 127.0.0.1:3333下载程序
load
直接使用命令脚本 gdb.init : arm-elf-gdb -x gdb.init leds_elf
target remote localhost:3333
monitor halt
monitor arm920t cp15 2 0
monitor step
load
break main
continue
注意 gdb运行之后没有断点之后停不了了，需要在telnet使用halt,然后GDB界面才能继续输入
常用命令
si 执行一条指令
braek main.c:21 //在main.c的21行打断点
c 或者 continue 继续运行
print i //查看变量值
Eclipes
Eclipse 是 gdb(包括 arm-elf-gdb, arm-linux-gdb)的图形化前台，使用 Eclipse 进行调试实质
上是使用 gdb 进行调试。
使用 gdb 进行调试时， gdb 会用到程序的链接地址。比如在 main 函数打断点， gdb 会根
据 main 函数的链接地址找到内存上对应的指令，修改这条指令为一条特殊的指令。当程序执
行到这条特殊的指令时，就会停止下来。[也就是软件断点]
使用条件
- 程序应该位于它的链接地址上
- 如果用到SDRAM，先初始化SDRAM，然后下载程序到链接地址
简单工程
点击图标
Workbench
新建一个C工程
File -> New -> C Project，选择“ Makefile project->Empty Projects”、“ Other Toolchain”导入文件在
File -> Import中的General>File System工程设置
在“ Project” 菜单里，点击去掉“ Build Automatically”前面的标
记，表示不自动编译工程在“ Project” 菜单里，点击
clean，去除Start a build immediately
编译，其实在目录下直接
make也是可以的了，已经安装后工具链了- 使用
Project中的build all和build project都可以了 - 使用
clean也行了 - 注意，make是不一样的，一个是arm-linux,另一个是arm-elf
- 使用
调试配置
参考下面uboot的图配，非uboot不需要配置source选项，命令行也不需要第一个路径配置
去除debug中的
stop on startup at mainproject> debug config选择Zylin Native，new或者双击都可以，出现配置Main> C/C++ Application选择调试的elfleds.elfDebugger> Debugger选择EmbeddedGDB,下面的main选择arm-elf-gdb或者是C:\Program Files\yagarto\bin\arm-elf-gdb.exeGDB command file 可以选择，也可以不选，其实就是提前运行的命令target remote localhost:3333
monitor halt
monitor arm mcr 15 0 1 0 0 0
monitor step 0
load
break main
continue
但是虽然这里设置了断点，貌似有点问题，依然需要在
command输入load
break main
continue
注意
如果有时候没有看到debug窗口，右上角点一下debug视图，然后F5试试
有时候使用clean，需要看下是不是有debug存在着，需要关掉
u-boot工程
调试网上下载的 u-boot 时，需要定义 CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT，它表示
“跳过底层的初始始化”，就是不要初始化存储控制器，不要再次复制 u-boot 本身到 SDRAM
中。对于韦东山的的 u-boot，已经增加的自动识别代码，无需定义这个宏。
import相关文件
设置命令如下，这个是为了建立路径对应
set substitute-path /work/eclipse_projects/u-boot/u-boot-1.1.6_OpenJTAG E:/Eeclipse_projects/u-boot/u-boot-1.1.6_OpenJTAG
load
break start_armboot
c
然后再source中删除原来的default，添加如下（这个实际是上面的命令在生效）
\work\projects\OpenPDA\u-boot-1.1.6_OpenJTAG
E:\Eeclipse_projects\u-boot\u-boot-1.1.6_OpenJTAG\
STM32烧写程序
halt
flash probe 0
flash write_image erase STM3210B.bin 0x08000000
verify_image STM3210B.bin 0x08000000
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