在VIM中實(shí)現對嵌入式軟件的調試

發(fā)布時(shí)間:2010-4-6 15:38    發(fā)布者:李寬
關(guān)鍵詞: vim , 調試 , 嵌入式 , 軟件
引言

GNU免費提供了一整套工具鏈,為嵌入式Linux程序的開(kāi)發(fā)和調試提供了完整的支持。其強大的gdb調試工具可以方便地對嵌入式平臺上的程序進(jìn)行跟蹤調試;而Linux下強悍的VIM編輯器,不僅可以方便地調用make文件對代碼進(jìn)行編譯,而且通過(guò)腳本的配置還可輕松地成為高效的代碼編輯環(huán)境。流傳著(zhù)這樣一種說(shuō)法,“世界上的程序員分三種,一種使用Emacs,一種使用VIM,剩余的是其他!辈蝗マq論這句話(huà)的對與錯,單純從字面意義上來(lái)理解,也足見(jiàn)VIM的魅力了。因此,在VIM中實(shí)現對嵌入式軟件的調試,我們便得到了一個(gè)高效、穩定的嵌入式Linux的開(kāi)發(fā)環(huán)境。

1 gdb對嵌入式軟件的調試模式

許多非Linux的嵌入式系統已經(jīng)在使用gdb與gdbstub對目標板進(jìn)行遠程“交叉調試”;然而,因為L(cháng)inux內核實(shí)現了ptrace()系統調用,所以在對嵌入式應用程序進(jìn)行調試的時(shí)候并不需要gdb stub,而采用gdb套件提供的gdb服務(wù)器來(lái)對目標板上的嵌入式應用程序進(jìn)行調試。

目標板上的gdb服務(wù)端gdbserver與主機上的gdb調試器的通信方式主要有兩種:使用串口通信的“交叉串行連接”和使用網(wǎng)口的“TCP/IP” 聯(lián)機。鑒于PC端的方便性以及串口資源有限,尤其是現在的筆記本電腦甚至已經(jīng)不存在串口,所以,大多采用TCP/IP方式,即PC主機與目標板通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)直連或者PC機與目標板通過(guò)路由或者hub等組成局域網(wǎng)通信。這種調試模式如圖1所示。



2 在VIM中實(shí)現對嵌入式軟件的調試

我們知道,gdb的功能雖然強大,但由于其基于命令行的操作,所以調試過(guò)程不直觀(guān),而且Windows下的調試環(huán)境集調試與代碼編輯為一體,當出現 bug的時(shí)候,可以方便地對源代碼進(jìn)行修改,相比而言,gdb在這方面又有失色。既然VIM和gdb的功能如此強大,又完全免費,而且完全適合嵌入式這種特殊的開(kāi)發(fā)模式,那么有沒(méi)有將二者強強聯(lián)合的方法呢?有,那就是vimgdb。

vimgdb是給VIM提供一個(gè)可選特性的補丁。它可以在VIM編輯器里提供完整的gdb調試器支持,比如設置斷點(diǎn)、查看變量值、gdb命令補全等等,并且這些操作可以在VIM中直觀(guān)地顯示出來(lái)。下面闡述在VIM中實(shí)現時(shí)嵌入式軟件調試的具體過(guò)程。

2.1 系統環(huán)境及所用軟件包版本

PC操作系統:Ubuntu8.10。
    PC編譯器:GNU gcc4.3.1。
    PC調試器:GNU gdb6.8。
    目標板Linux內核:2.6.13。
    目標板CPU:S3C2440(ARM9架構)。
    交叉編譯器:arm—linux—gcc3.4.1。
    交叉調試器:自編譯GNU gdb6.8。
    目標板gdb服務(wù)端:自編譯GNU gdbserver6.8。
    跨平臺開(kāi)發(fā)工具路徑:~/build-tools/arm—linux,且已經(jīng)設置好系統路徑變量。
    測試代碼及程序路徑:~/test,包含程序代碼test.c及Makefile。
    所用軟件包存放路徑:~/down。
    所用軟件包:VIM編輯器源碼vim一7.1.tar.bz2、vimgdb71-1.13.tar.gz、GNU gdb源碼gdb-6.8.tar.bz2。

2.2 對VIM源碼打vimgdb補丁并編譯安裝

①運行下面的命令,解壓VIM源碼及vimgdb補丁文件,并對VIM源碼打補。



執行完上述操作后,VIM將會(huì )被安裝在/usr/local路徑下。如果想修改安裝路徑,可在上述的編澤安裝前,打開(kāi)~/down/vim71/src/Makefile文件的862行安裝路徑選項并修改。如將VIM安裝在/usr路徑下,則將 862#prefix=$(HOME)修改為862 prefix=/usr。

③安裝vimgdb的runtime文件,運行下面的命令:

ca~/down/vimgdb
    tar zxfv vimgdb_runtime.tgz—C/usr/share/vim/vimfiles

2.3 建立交叉調試嵌入式軟件的gdb組件

①編譯嵌入式gdh調試器服務(wù)端gdbserver,運行如下的命令:



將當前目錄下的gdbserver拷貝到目標板文件系統的/bin目錄下,以備交叉調試用。

②編譯安裝交叉調試器gdb,運行如下命令:



注意,這里的prefix的值必須填寫(xiě)絕對路徑,而不能用“~”來(lái)替代用戶(hù)路徑/home/popeye,否則會(huì )提示prefix路徑賦值錯誤。然后運行:

make

這個(gè)過(guò)程中,可能會(huì )出現圖2所示的錯誤。

出現這種情況的原因是,編譯規則中選擇了警告選項“-Werror”。它會(huì )將所有的警告轉變?yōu)殄e誤,而且出現的有關(guān)“getwd”函數的提示信息表明,這里編譯器檢測到的應該是一個(gè)“警告”,而不是真正的語(yǔ)法錯誤。所以,需改正編譯選項:

cd~/down/gdb一6.8/gdb
    gedit Makefile

注意,此處的MaKefile是在執行完上述的make命令后才產(chǎn)生的,在最初的代碼包里不含有這個(gè)文件。對文什的145行進(jìn)行修改,去掉 WERROR_CFLAGS的賦值,即



2.4 在VIM中實(shí)現對嵌入式軟件調試前的準備

在嵌入式軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的習慣做法是:首先,在PC機上編譯調試程序,如果在PC機上運行正常,再進(jìn)行交叉編澤。然后,將軟件移植到目標板上,如果在目標板上出現bug,再用交叉調試器arm—linux—gdb進(jìn)行調試。

簡(jiǎn)而占之,對嵌入式軟件的調試過(guò)程包含兩個(gè)部分:PC機上調試部分和嵌入式平臺上的凋試部分。在這個(gè)過(guò)程中,可能既用到PC機上的調試器gdb,又用到交叉調試器arm—linux—gdb,而對應的是同一個(gè)源代碼程序和運行在不同平臺上的兩個(gè)可執行程序。同時(shí)涉及兩個(gè)調試器轉換的問(wèn)題,但 vimgdb只能對寧符串為“gdb”的系統命令進(jìn)行調用。下面,將這個(gè)比較困難的問(wèn)題簡(jiǎn)單化:

①編輯適用的Makefile,控制生成對應不同平臺的可執行程序:

cd~/test

其中,test.c為實(shí)驗代碼,Makefile為編譯規則,我們簡(jiǎn)單編寫(xiě)Makefile的內容為:



當執行“make test—pc”命令時(shí),就會(huì )生成可運行在PC機上的可執行程序;執行“make test一em”則生成可運行在嵌入式目標板上的可執行程序。

②修改vimgdb的快捷鍵映射腳本,在VIM中實(shí)現PC調試器與交叉調試器的輕松切換。

首先,針對vimgdb只能對字符串為“gdb”的系統命令進(jìn)行調用,做如下的工作:





其次,編輯文件/etc/vim/macros/gdb_mappings.vim。主要修改和添加的部分為:

a.添加調試器轉換函數,并設置轉換開(kāi)關(guān)為大寫(xiě)“E”鍵(Shift+E實(shí)現):



即在進(jìn)入調試狀態(tài)后,屏蔽掉調試器轉換快捷鍵E,并設置快捷鍵F8來(lái)顯示變量值監測窗口。



即在退出調試狀態(tài)后,還原gdb命令為gdb—pc的調用,并還原“E”的調試器轉換開(kāi)關(guān)作用。



使得啟動(dòng)vim后,便會(huì )在vim中啟動(dòng)對gdb進(jìn)行調用的快捷鍵映射。

至于在gdb_mappings.vim中具體設定的其他快捷鍵,由讀者自己分析或設定即可。

2.5 在VIM中對嵌入式軟件進(jìn)行調試

下面設定目標板上的嵌入式軟件調試時(shí)所用的快捷鍵:E為調試器轉換開(kāi)關(guān);F9為進(jìn)入調試模式;F8為開(kāi)啟變量監視窗口;空格鍵為開(kāi)啟命令行輸入窗口;調試模式為PC通過(guò)超級終端對嵌入式目標板進(jìn)行輸入輸出,Ubuntu8.10通過(guò)TCP/IP方式對嵌入式軟件進(jìn)行調試;PC機Linux IP為222.31.51.147;目標板IP為222.31.51.180;調試連接端口為1234。

①用VIM打開(kāi)~/test/test.c,運行命令“:make test—em”,將生成的test—em文件拷貝到嵌入式平臺的文件系統下,并在嵌入式平臺運行命令,指定等待連接的交叉調試器地址、連接端口以及要調試的嵌入式程序:

gdbserver 222.31.5l.147:1234 test—em

嵌入式端會(huì )出現如下的類(lèi)似提示信息,進(jìn)入等待連接狀態(tài):

Process test—em created:pid=80l
    Listening on port 1234

②按下大寫(xiě)“E”鍵(Shift+按鍵E),根據VIM窗口下方的提示信息,確定所選調試器。

提示信息為“NOW! Gdb is ready for Embedded Sys—tem!!!”或者“Gdb is ready for PC,,Now”。

③按下F9,在出現的命令窗口輸入命令“file test—em”后,會(huì )在VIM中的另一個(gè)窗口出現以下類(lèi)似的調試信息:



可以發(fā)現,在VIM中已經(jīng)成功調用交叉調試器arm—linux—gdb了。以后的調試命令,都是通過(guò)先按下空格鍵,調出命令窗口,輸入命令,回車(chē)后傳遞給調試器。按下空格,在命令窗口輸入命令,連接嵌入式目標板端:

target remote 222.31.51.180:1234

此時(shí),VIM中的調試信息窗口出現信息:



至此,PC交叉調試器與嵌入式軟件的連接完成,現在可以在VIM中對程序運行進(jìn)行例如斷點(diǎn)一類(lèi)的設置動(dòng)作;而嵌入式軟件的輸入輸出,需要在嵌入式端來(lái)完成。這里先通過(guò)命令對代碼設置斷點(diǎn),然后用命令continue繼續程序運行(注意,這里不用run開(kāi)始,因為當調試器與嵌入式端連接完成時(shí),被調試的嵌入式軟件已經(jīng)開(kāi)始運行),用命令next對程序實(shí)現步進(jìn)調試。調試過(guò)程中的VIM如圖3所示。



圖中測試代碼要實(shí)現的是讓用戶(hù)輸入5個(gè)數,然后經(jīng)過(guò)排序后輸出。對應的輸入輸出在嵌入式端體現出來(lái)。對應圖3,此時(shí)在嵌入式端需要進(jìn)行輸入動(dòng)作:



從圖3中可以直觀(guān)地看清斷點(diǎn)設置在哪里,程序現在步進(jìn)到哪里。當程序第一次運行到圖3中的17行時(shí),按下F8鍵,開(kāi)啟變量值觀(guān)測窗口,然后先后執行 3個(gè)命令“cr i”、“cr j”、“cr a”,這樣,就可以在變量觀(guān)測窗口實(shí)時(shí)地監測變量的數值了,如圖4所示。



這種調試方式提供對gdb所有命令功能的支持,而且當發(fā)現bug時(shí),可以通過(guò)q命令終止調試,然后按F9跳出調試模式,就可以繼續對源代碼進(jìn)行修改。

至于在這之前的嵌入式軟件在本地PC機上的調試,其過(guò)程比起調試運行在嵌入式設備上的軟件來(lái)講,只少了個(gè)遠程連接的過(guò)程,其余調試過(guò)程都一樣。至此,實(shí)現了在VIM中對嵌入式軟件的調試。

結語(yǔ)

嵌入式Linux系統的廣泛應用,對嵌入式軟件開(kāi)發(fā)和調試環(huán)境的效率提出了更高的要求。GNU所提供的支持交叉編譯與調試的工具鏈是一個(gè)很好的選擇,尤其是其中的gdb調試工具完全滿(mǎn)足嵌入式軟件“交叉編譯”的這種特殊需要;而且,功能強大的VIM編輯器又可實(shí)現對gdb調試器的整合,從而在VIM中實(shí)現了對嵌入式軟件的調試功能。通過(guò)上面的實(shí)例可以看到,在VIM中對嵌入式軟件進(jìn)行調試更加直觀(guān)和高效,從而也促使嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)效率得到了質(zhì)的提高。

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作者:中北大學(xué) 何景波  孫運強  姚愛(ài)琴
來(lái)源:單片機與嵌入式系統應用 2009 (3)
本文地址:http://selenalain.com/thread-10202-1-1.html     【打印本頁(yè)】

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