(中文翻譯)RSP協(xié)議

1、Translated By LinFangquan and KongLiGDB遠(yuǎn)程串行協(xié)議RSP是一系列的基于GNU的嵌入式開發(fā)系統(tǒng)的一部分，作者提出了他自己使用GDB遠(yuǎn)程地調(diào)試嵌入式應(yīng)用的一些論述。在9月份，我介紹了GDB。我論述了它的遠(yuǎn)程調(diào)試是如何能夠調(diào)試執(zhí)行在一個(gè)通過串口或者以太網(wǎng)或者其他方式連接到PC上的嵌入式系統(tǒng)上的代碼的。盡管也存在著具有這種能力的商業(yè)的產(chǎn)品，但是在我的心目中，免費(fèi)的GDB是一個(gè)很不錯(cuò)的解決方案，因?yàn)樗峁┝艘粋€(gè)輕型的、功能強(qiáng)大的調(diào)試器，它可以工作在嵌入式系統(tǒng)的廣大的范圍上，包括驅(qū)動(dòng)通訊接口或者資源受限無法得到一般商業(yè)化的產(chǎn)品的支持。在那篇文章我還提到了，為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)

2、程調(diào)試，gdb需要一個(gè)服務(wù)調(diào)試代理一個(gè)很小的代碼庫，它在被調(diào)試的目標(biāo)機(jī)器上管理寄存器和主存，通過通信鏈接響應(yīng)斷點(diǎn)，向gdb報(bào)告應(yīng)用的狀態(tài)。那篇文章包括了SH-2微控制器的調(diào)試樁的一個(gè)摘要，但是我實(shí)際上在那里并沒有打算詳細(xì)地說明一個(gè)完整的調(diào)試樁是如何工作的。我將在本月的GDB RSPgdb的標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)程通信協(xié)議一文（本文）中詳細(xì)說明。如果你對(duì)于你的處理器處理斷點(diǎn)和其它事件很滿意，那么你需要掌握的全部知識(shí)是一些基本的RSP消息格式，它可以讓你的嵌入式系統(tǒng)和gdb對(duì)話。協(xié)議定義RSP是一種簡單的基于ASCII編碼的協(xié)議，它使用串口，局域網(wǎng)或者其它任何支持半雙工數(shù)據(jù)交換的通訊方式。RSP報(bào)文以一個(gè)美元符（

3、$）開頭，接著是若干個(gè)ASCII字節(jié)流，它們是消息的主體，最后以一個(gè)井號(hào)符（#）結(jié)束，兩個(gè)ASCII十六進(jìn)制的字符作為消息的校驗(yàn)和附在消息的后面。例如，下面是一個(gè)完整的RSP消息包：$m4015bc,2#5a接收者接到消息之后，立刻回復(fù)一條消息內(nèi)容為”+”或者“-”，以表示他正確無誤地收到消息（校驗(yàn)通過），或者接收失敗。一個(gè)典型的事件是，gdb給調(diào)試目標(biāo)發(fā)出調(diào)試命令，調(diào)試目標(biāo)接收消息，并返回一個(gè)簡單的確認(rèn)或者錯(cuò)誤碼。如果是后者被返回了，gdb將報(bào)告給使用者（程序員），并且暫停一切正在活動(dòng)的進(jìn)程?？刂婆_(tái)輸出消息，調(diào)試目標(biāo)會(huì)輸出文本到gdb的控制臺(tái)，輸出內(nèi)容是典型的命令-確認(rèn)信息的順序。除非當(dāng)另一

4、個(gè)命令已經(jīng)在執(zhí)行，否則這個(gè)消息可以在任何時(shí)候從調(diào)試樁發(fā)送到gdb。接下來的段落，描述了RSP若干常用命令。為了說明的需要，我將RSP消息分為三類：寄存器和主存相關(guān)的命令，程序控制命令和其它命令。寄存器和主存相關(guān)命令以下是讀寫寄存器的命令Read registers (“g”)Example: $g#67當(dāng)它想要知道調(diào)試目標(biāo)當(dāng)前寄存器的所有信息時(shí)，gdb會(huì)發(fā)送這條命令。以下是一個(gè)目標(biāo)應(yīng)答消息的例子：+ $123456789abcdef0.#xx(0號(hào)寄存器（譯者按：32位寄存器）內(nèi)容為： 0 x12345678，1號(hào)寄存器內(nèi)容為： 0 x9abcdef0, 以此類推)這個(gè)應(yīng)答是一個(gè)有序的字節(jié)流，

5、它順序地指出了寄存器的數(shù)據(jù)，按照目標(biāo)宏文件（gdb/config/tm-.h (例如, Hitachi SH的目標(biāo)宏文件gdb/config/sh/tm-sh.h)）中定義的順序。Write registers (“G”)Example: $G123456789abcdef0.#xx(Set register 0 to x12345678, register1 to 0 x9abcdef0, 以此類推)這個(gè)消息是和讀寄存器命令互補(bǔ)的。通過這條命令，gdb提供了一個(gè)順序的字節(jié)流，它將要存儲(chǔ)到目標(biāo)處理機(jī)的寄存器中的數(shù)據(jù)在程序執(zhí)行中斷前立即寫入。一個(gè)應(yīng)答消息的例子：+ $OK#9aWrite reg

6、ister N (“P”)Example: $P10=0040149c#b3(Set register 10（注意是16進(jìn)制0 x10） to the value 0 x0040149c.)一個(gè)返回應(yīng)答：+ $OK#9a以下是讀寫主存的幾條命令。Read memory (“m”)Example: $m4015bc,2#5a (從地址0 x4015bc開始，讀兩個(gè)字節(jié)的內(nèi)容。)一個(gè)應(yīng)答消息示例：+ $2f86#06Write memory (“M”)Example: M4015cc,2:c320#6d（將長度為2個(gè)字節(jié)的0 xc320寫入主存0 x4015cc中）一個(gè)應(yīng)答消息示例：+ $OK#9

7、a程序控制命令程序控制命令是gdb用來控制目標(biāo)機(jī)被調(diào)試的應(yīng)用的行為的消息。這些命令要比上面講述的寄存器-主存控制命令要稍微復(fù)雜一些。Get last signal (“?”)Example: $?#3f這條命令用來找出目標(biāo)機(jī)是如何到達(dá)當(dāng)前狀態(tài)的。Step (“s”)Example: $s#73當(dāng)用戶發(fā)出單步調(diào)試Step命令時(shí)，gdb向目標(biāo)機(jī)發(fā)送。Continue (“c”)Example: $c#63當(dāng)用戶發(fā)出Continue命令時(shí)，gdb向目標(biāo)機(jī)發(fā)送?！癓ast signal” response (“S”)Example: $S05#b8Expedited response (“T”)Exa

8、mple: $T0510:1238;F:FFE0.#xx其它命令Console output (“O”)optionalExample:$O48656c6c6f2c20776f726c64210a#55(Prints “Hello, world!n” on the gdb console)其它命令控制臺(tái)輸出（”O(jiān)”）非強(qiáng)制的例：$048656c6c6f2c20776f726c64210a#55(在控制臺(tái)顯示“Hello World!n”) 這條命令讓gdb調(diào)試樁向gdb控制臺(tái)發(fā)送一個(gè)文本信息，這些顯示在控制臺(tái)上的符號(hào)對(duì)應(yīng)它們16進(jìn)制的ASCII碼(H=0 x48)。Gdb會(huì)連續(xù)接收信息直到遇見

9、換行符（n,0 x0a）。 這類信息一般是來源于目標(biāo)機(jī)；gdb從不會(huì)向目標(biāo)機(jī)上發(fā)送控制臺(tái)輸出信息?？枕憫?yīng)（” ”） 如果調(diào)試樁遇到不支持或無法識(shí)別的命令，它會(huì)返回一個(gè)空響應(yīng)。Gdb在接收到空響應(yīng)后，如果有相似的命令則會(huì)選擇相似命令。例：目標(biāo)機(jī)響應(yīng)：+ $#00錯(cuò)誤響應(yīng)（”E”） 當(dāng)調(diào)試樁在命令執(zhí)行過程中遇到一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，它必須向gdb返回一個(gè)錯(cuò)誤報(bào)告。在內(nèi)存操作中，總線錯(cuò)誤和/或非法地址就是典型的例子。此時(shí)，調(diào)試樁會(huì)向gdb發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤報(bào)告。例：目標(biāo)機(jī)響應(yīng)：+$E01#xx 并非所有錯(cuò)誤gdb都進(jìn)行過預(yù)定義；當(dāng)gdb接收到錯(cuò)誤報(bào)告時(shí)，它將會(huì)把信息顯示在控制臺(tái)上并中斷正在執(zhí)行的操作?？偨Y(jié) 現(xiàn)在，我

10、已經(jīng)將所有在嵌入式系統(tǒng)與gdb通信過程中所需要的基本知識(shí)分別介紹過了。在上一篇文章中，我介紹了陷阱報(bào)文，單步執(zhí)行和一些gdb特性；在上面的章節(jié)中，我還介紹了gdb與調(diào)試樁之間的通信協(xié)議?，F(xiàn)在我們要做的就是把和諧分立的信息總結(jié)在一起。 實(shí)際上，在真正開始調(diào)試前，我們還要解決一個(gè)次要問題：雞和蛋的問題，即在第一次通信時(shí)將調(diào)試樁下載進(jìn)嵌入式系統(tǒng)從而為以后建立通信打下基礎(chǔ)。 為了解決這個(gè)問題，可以有多種方法。對(duì)于我，最簡單的方法就是將最簡化的調(diào)試樁固化到目標(biāo)機(jī)上的非易失性存儲(chǔ)器中，用這些代碼啟動(dòng)嵌入式系統(tǒng)并協(xié)助下載余下的信息到RAM中。當(dāng)gdb啟動(dòng)應(yīng)用程序時(shí)，gdb的控制命令傳輸?shù)降诙€(gè)與應(yīng)用程序本身

11、相連的調(diào)試樁。 這個(gè)方法的最大優(yōu)點(diǎn)在于，可以使用戶繼續(xù)改進(jìn)開發(fā)與應(yīng)用程序綁定的調(diào)試樁代碼，而不需要重新編輯在目標(biāo)機(jī)非易失性存儲(chǔ)器中的代碼，尤其是對(duì)于那些非易失性存儲(chǔ)器是一次性ROM的目標(biāo)機(jī)。另外，由于固化在目標(biāo)機(jī)上的調(diào)試樁代碼只包含最簡單的命令讀/寫內(nèi)存，寫寄存器和單步執(zhí)行等，在這一塊出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤的概率也會(huì)很低。 另一種方法是將整個(gè)調(diào)試樁固化到目標(biāo)機(jī)中并使用它執(zhí)行所有調(diào)試指令。這種方法不需要將目標(biāo)機(jī)應(yīng)用程序綁定一個(gè)調(diào)試樁。然而在固化程序出錯(cuò)或者要添加新的功能時(shí)就會(huì)顯示出起的缺點(diǎn)。 如果你使用的是商用的微處理器插板，你可能根部不需要自己編寫調(diào)試樁，因?yàn)間db本身已經(jīng)支持供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)，或者你只要通

12、過串口分析工具為開發(fā)板提供支持gdb的環(huán)境。測試調(diào)試樁 如果你已經(jīng)有一個(gè)調(diào)試樁就緒，你必須在投入使用之前對(duì)其進(jìn)行測試。 下面是我推薦的一種測試流程。無論你什么時(shí)候?qū)φ{(diào)試樁進(jìn)行修改，記住要使它們實(shí)現(xiàn)所需的功能。 第一步，為了方便起見，將下面的內(nèi)容加入到你的gdbint文件中：set remotedebug 1set remotelogfile gdb_logfile這些命令讓gdb顯示宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間所有的RSP信息，并把它們記錄到文件gdb_logfile中。 第二步，將gdb與遠(yuǎn)程目標(biāo)相聯(lián)，輸入命令“target remote port”。因?yàn)間db進(jìn)行連接，觀察兩者之間的交互信息以保證你

13、的調(diào)試樁能夠?qū)db的命令做出正確回應(yīng)。 在啟動(dòng)的過程中，你的調(diào)試樁需要將所有數(shù)據(jù)載入到每個(gè)處理器的寄存器中。使用gdb的” info registers”命令來保證gdb能夠正確的接收和顯示這些數(shù)據(jù)。 第三步，使用gdb的set命令來改變一些寄存器的值，保證調(diào)試樁既能準(zhǔn)確響應(yīng)write register命令，同時(shí)能在以后的read register命令中返回正確結(jié)果。 第四步，對(duì)內(nèi)存做相似的工作。舉個(gè)例子：print *(long*)0 x1234set *(long*)0 x1234=5678print *(long*)0 x1234 如果所有工作都能正常工作，你就可以試驗(yàn)gdb的load命令。這時(shí)控制臺(tái)上的顯示會(huì)非常雜亂無章，你需要借助log文件。一旦這一步完成，檢查一些內(nèi)存位置的值以保證有期望的數(shù)值。 如果你的調(diào)試樁支持控制臺(tái)輸出功能，那么你的測試要包含一些gdb控制臺(tái)輸出。在控制臺(tái)輸入continue，看輸出結(jié)果是否是你所期望的。 復(fù)位目標(biāo)平臺(tái)，再裝入測試程序。在控制臺(tái)輸出命令前的一行設(shè)置斷點(diǎn)。再輸入continue，核實(shí)斷點(diǎn)是否在正確位置以及程序恢復(fù)后其輸出是否正確。 接著，重新載入測試程序，在次設(shè)置斷點(diǎn)，設(shè)在有變量的行，檢查程序的變量變