基于ELF的嵌入式軟件源碼級交叉調試技術

用機器單步執(zhí)行時，每執(zhí)行完一條機器指令立即讀取當前PC，判斷程序停止位置。調試器對程序的控制是即時交互的，當單步執(zhí)行結束、跳轉或進入函數(shù)調用時，調試器都會即時得知。不采用機器單步，則不具有這種即時掌握程序運行狀態(tài)的便利，需要在運行前反匯編目標代碼，通過分析匯編指令預測程序單步執(zhí)行可能的出口位置，并在該處設上斷點?？赡艿某隹谖恢冒ㄔ撔兄噶畹慕K止地址、跳轉、分枝跳轉、函數(shù)調用等指令。對于跳轉指令，能得到絕對地址則直接在跳轉地址處設斷點，不能得到跳轉地址則在指令處設斷點，再執(zhí)行跳轉指令由當前PC值確定程序停止的位置。對于函數(shù)調用指令，如果采用單步跳過（stepover）方式，則將其作為普通指令看待，直接執(zhí)行調用函數(shù)；如果采用單步進入（stepinto）方式，則需在指令處設斷點，再執(zhí)行調用指令，以進入函數(shù)內部讓用戶繼續(xù)跟蹤程序的執(zhí)行。

以單步跳出方式（stepout）執(zhí)行程序時，以子程序為單位，需執(zhí)行完當前子程序的所有代碼，在調用該子程序的下一條語句處停止。通過反匯編當前子程序的所有指令，可得到該子程序所有可能的函數(shù)返回出口，在這些函數(shù)返回指令處設臨時斷點，程序運行到斷點處再執(zhí)行該返回指令跳出當前子程序，處理調用該子程序的語句行的后繼信息，最終確定程序停止位置。

5、數(shù)據(jù)瀏覽

數(shù)據(jù)與指令同樣是構成程序的根本。數(shù)據(jù)類型繁多，不同的類型處理起來有所不同，其基本原理是由數(shù)據(jù)名找到存放該數(shù)據(jù)的地址，再從地址中取出數(shù)據(jù)的值。關鍵在于找到名與地址的映射關系。這些信息可從.debug，.symtab等節(jié)中得到。全局變量一般可得到直接的地址信息，而局部變量采用堆棧方式存放在內存中，需根據(jù)從.debug中得到的該變量在堆棧中的位置信息來確定地址。采用表結構來管理變量，將每個變量的名、地址等信息登記在表中，將對數(shù)據(jù)值的操作轉化為對相應地址的內存單元操作，如查看變量即為讀取該變量所在內存單元的內容。

5 交叉調試器JDBG簡述

JDBG采用圖形用戶界面，相應的命令提供圖形按鈕或菜單，并提供快捷鍵。進入調試之前，先連接目標機，在連接時設置連接參數(shù)并保存，在以后的連接中可直接使用已保存的設置參數(shù)。當宿主機/目標機處于連接狀態(tài)時，下載目標文件，啟動調試器。調試器啟動后，用戶可在打開的源文件中設置斷點，運行下載的目標程序，查看/修改寄存器、內存的內容。當運行的目標程序停止后，返回停止點源碼信息，用戶可以觀察數(shù)據(jù)，添加新的斷點或刪除已設斷點，控制程序的單步執(zhí)行或連續(xù)執(zhí)行，或退出調試狀態(tài)。

JDBG的功能流程如圖5所示：

6結束語

本調試器采用基于目標文件分析的實現(xiàn)方案，以remote協(xié)議作為宿主機/目標機通訊協(xié)議，具有很大的擴充性，可擴展為多語言多機器調試器，并可擴展為目標模塊級的動態(tài)下載與調試，這正是我們下一步的研究內容。

參考文獻

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[4] the GDB developers.GDB Remote Serial Protocol，1988-2002 Free Software Foundation, Inc