--- title: Lab20: GNU Toolchain toc: no ... 預期目標 ------- * 搭配[第二周](http://wiki.csie.ncku.edu.tw/embedded/2013-w2)課程進度 - 學習 Linux 工具和 GNU Toolchain 的使用 - 學期 Automation 技巧 - 學習 ARM semihosting 的使用 QEMU + GDB操作 ---------------------------- - 假設 [Lab-19](/embedded/Lab19) 所使用 QEMU 的目錄已放在 workspace 目錄 ``` cd workspace file qemu_stm32 ``` - 取得 GDB Automation ``` git clone git://github.com/embedded2013/gdb-automation.git git clone git@github.com:embedded2013/gdb-automation.git # 如果上一行失敗 cd gdb-automation ``` - 開啟一個終端機，作以下輸入 ``` make qemudbg ``` - 開啟另一個終端機，準備透過 gdb 來追蹤程式。下列 (gdb) 開頭的指令表示在 GDB 內部操作 - 使用 Ubuntu 64-bit 版本時，需要另外安裝 lib32ncurses5 ``` sudo apt-get install lib32ncurses5 cd gdb-automation arm-none-eabi-gdb (gdb) file main.elf Reading symbols from gdb-automation/main.elf...done. (gdb) b main Breakpoint 1 at 0x2206: file main.c, line 8. (gdb) target remote :3333 Remote debugging using :3333 Reset_Handler () at libraries/CMSIS/CM3/DeviceSupport/ST/STM32F10x/startup/gcc_ride7/startup_stm32f10x_md.s:67 67 movs r1, #0 (gdb) c Continuing. Breakpoint 1, main () at main.c:8 8 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); (gdb) list 3 4 int main(void) 5 { 6 int last_button_state, new_button_state; 7 8 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); 9 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); 10 11 /* Configure PC.12 as output push-pull (LED) */ 12 GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_12,Bit_SET); (gdb) b 23 Breakpoint 2 at 0x2264: file main.c, line 23. (gdb) c Continuing. Breakpoint 2, main () at main.c:23 23 new_button_state = GPIOA->IDR & 0x00000001; (gdb) n 24 if(new_button_state ^ last_button_state) { (gdb) p new_button_state $1 = 0 (gdb) info breakpoints Num Type Disp Enb Address What 1 breakpoint keep y 0x00002206 in main at main.c:8 breakpoint already hit 1 time 2 breakpoint keep y 0x00002264 in main at main.c:23 breakpoint already hit 1 time (gdb) del 2 (gdb) watch GPIOC->ODR Hardware watchpoint 3: GPIOC->ODR (gdb) c Continuing. ``` - 在 QEMU monitor 內作以下輸入，試圖模擬按鈕的動作 ``` sendkey b ``` - 隨後可發現 GDB 畫面出現變化： ``` Hardware watchpoint 3: GPIOC->ODR Old value = 4096 New value = 0 main () at main.c:29 29 last_button_state = new_button_state; ``` - 事實上 GPIOC 是個 macro，可透過 GDB 驗證 ``` (gdb) info macro GPIOC Defined at libraries/CMSIS/CM3/DeviceSupport/ST/STM32F10x/stm32f10x.h:1410 included at Lab-2/demo/main.c:2 #define GPIOC ((GPIO_TypeDef *) GPIOC_BASE) ``` GDB Automation ---------------------------- - 撰寫特別的 GDB script，使得 QEMU 能自動在 UART 畫面印出 "Hello!" 字樣。main.c 檔案的行數應該越少越好，處理動作最好全權交給 GDB - 執行 ``make gdbauto`` 之後，能自動呼叫 QEMU 並藉由 UART 顯示 'Hello!' 字串 參考作業 (A) 要求 ------------------ * 原本的 GDB Automation 程式僅能將 "Hello!" 字樣輸出到 UART 裝置，是否能夠在 GDB session 中取得輸出的文字並比對？(自動測試需求) - 提示：可在 GDB 使用 ``set logging on`` - 提示：可修改 QEMU 執行參數 * 進一步縮短 ``gdb.in`` 的檔案長度 ARM Semihost ------------ * 使用 ARM 所開發的目標系統 (target system)，不一定會提供所有的輸入/輸出設備。因此 ARM 設計了 semihost 這種機制，讓運行 ARM debugger 的主機可以與目標系統進行 I/O 溝通，以利產品開發 - http://albert-oma.blogspot.tw/2012/04/semihosting.html * Semihost 的實作是透過使用定義好的軟體中斷 (SVCs)，使程式在執行過程中產生中斷。一旦目標系統上的程式呼叫到對應的指令 (semihosting call)，便產生軟體中斷，接著 Debug Agent 就會負責處理此中斷，進行與主機的溝通 - http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0205g/Bgbjhiea.html * FreeRTOS extensions: https://github.com/hugovincent/mbed-freertos - lib/semifs.c - mbed (mbed.org) target supports semihosted local filesystem, accessible via the mbed USB interface. Should also work with semihosting-compatible debuggers. * QEMU ARM semihosting - http://balau82.wordpress.com/2010/11/04/qemu-arm-semihosting/ qemu-semihost 操作 --------------------------------- * cd ~/workspace * git clone git://github.com/embedded2013/qemu-semihost.git * git clone git@github.com:embedded2013/qemu-semihost.git # 如果上一行失敗 * cd qemu-semihost * ./test.sh 參考執行畫面: ![](/embedded/Lab20/semihost.png) 參考作業 (B) 要求 ------------------ - 從 [rtenv](https://github.com/embedded2013/rtenv) 移植或參考其 pathserver, read, write 實作，使得 qemu-semihost 的 hello.c 得以從 Linux host 端讀取和寫入檔案 - 至少得讀取 host 端檔案，加入特定字串後，再寫回到 host 端 作業繳交方式 ------------------ * 請更新作業提案到共筆網站: [Lab 20 / 作業共筆](https://embedded2013.hackpad.com/Lab20-GNU-Toolchain-zI6gzN3uv1c) - 需要標注自己的 ID，可參考 [Lab 19 / 作業共筆](https://embedded2013.hackpad.com/Lab19-QEMU-Modeling-cabeJyAnAFe) 格式 * 請在 Oct 5, 2013 前，將符合作業提案的程式碼，提交到自行 fork 的 repository - https://github.com/embedded2013/gdb-automation - https://github.com/embedded2013/qemu-semihost 參考資訊 ------- - debugger 和 software emulator * opencsl.openfoundry.org/Lab05_debugger.rst.html * http://www.cis.nctu.edu.tw/~is92004/article/gdb.htm - GDB 筆記 * http://loda.hala01.com/2012/04/gdb%E7%AD%86%E8%A8%98/ - 以 GDB 重新學習 C 語言程式設計 * http://www.slideshare.net/jserv/clang-usinggdb - GDB Manual * http://sourceware.org/gdb/current/onlinedocs/gdb/ * Commands, Remote Debugging, Extending GDB