SylixOS中AARCH64的GDB调试实现

1. GDB功能实现的框架

1.1 GDB的简介

GDB是GNU开源组织发布的一个强大的UNIX下程序调试工具。SylixOS中除Lite版本外，均可以实现GDB调试功能。 GDB能够对C和C++程序进行调试，它使用户能在程序运行时观察程序的内部结构和内存的使用状况。如下是GDB所提供的一些功能：

1. 能监视程序中变量的值；
2. 能设置断点以使程序在指定的代码行上中止执行；
3. 能逐行执行代码。

1.2 GDB的组成框架

GDB由gdb-server和gdb-host组成。 目标板使用gdb-server来启动已经编译好的代码，执行断点、单步等调试动做，同时经过网络、串口等反馈调试须要的信息给gdb-host。 宿主机上运行gdb-host，解析gdb-server传来的信息，同时，发送断点、单步等动做给目标板。

2. SylixOS中GDB的实现

2.1 Base中已经实现的内容

在SylixOS中，gdb-server的主要通讯流程和网络通讯框架，已经在Base中实现，代码位置以下图所示。

这部分代码逻辑中，已经完成和gdb-host的通讯逻辑。当在RealEvo-IDE中的Debug界面，进行单步，运行到指定行，全速运行等操做时，gdb-host实际经过对应架构的xxxx-sylixos-elf-gdb.exe工具与板卡内的gdb-server进行通讯。

2.2 ARCH须要实现的内容

在每一个具体架构中，都存在dbg目录，该目录下对应有xxxDbg.c和xxxGdb.c文件，以及xxx_gdb.h文件，以下图所示。

2.2.1 xxx_gdb.h的实现

xxx_gdb.h中主要实现与GDB相关的结构体变量定义和函数声明。 好比，在AARCH64中，xxx_gdb.h 中对 GDB 相关结构体的定义以下程序清单所示：

/***************************************************************************
  最大寄存器数
***************************************************************************/
#define GDB_MAX_REG_CNT     34
/***************************************************************************
  寄存器集合结构
***************************************************************************/
typedef struct {
    INT         GDBR_iRegCnt;                          /* 寄存器数量                 */
    struct {
        ULONG   GDBRA_ulValue;                         /* 寄存器值                   */
    } regArr[GDB_MAX_REG_CNT];                        /* 寄存器数组                  */
} GDB_REG_SET;

在该结构体中须要定义gdb-server监控和传输的寄存器数量，以及为每一个寄存器分配存储的空间。监控和传输的寄存器数量，由GNU官方定义。好比在GNU提供的AARCH64 gdb说明中，其对org.gnu.gdb.aarch64.core的定义以下：

2.2.2 xxxGdb.c的实现

xxxGdb.c 中必须实现以下图所示的接口。

在xxxGdb.c中定义了两个描述 xml 结构的全局变量，分别为CoreXml和TargetXml的描述，这两个描述类型均可以从GNU查询到。

须要实现接口中的archGdbCoreXml和archGdbTargetXml就是分别返回这两个结构的函数实现。 archGdbRegsGet和archGdbRegsSet分别用于返回寄存器结构的状态，以及对寄存器结构中的状态值进行设置，经过这两个函数，就能够在IDE中监测和设置对应的寄存器值。 archGdbRegSetPc、archGdbRegGetPc和archGdbGetNextPc 是对PC指针的获取和设置，其中archGdbRegSetPc和archGdbRegGetPc就是单独对寄存器结构中的PC值进行设置和获取。 archGdbGetNextPc是单步调试重点须要实现的逻辑。此段代码逻辑中，须要针对异常分支、直接设置PC、函数返回等多种状况下，Next PC的逻辑进行考虑和实现。

2.2.3 xxxDbg.c的实现

xxxDbg.c 中必须实现以下图所示的接口。

archDbgAbInsert用于实现断点插入的逻辑。断点插入的实现思路是，在须要产生断点的位置，替换一条断点指令。这样当程序运行到断点处时，就会进入断点异常，在断点异常的处理流程中，向gdb-host发送寄存器状态。 archDbgBpRemove 、archDbgBpPrefetch 和 archDbgBpAdjust 都是对断点的通用处理，基本上各个架构实现的方式都类同。

3. RealEvo-IDE配置中须要修改的地方

此外，在RealEvo-IDE的安装目录“RealEvo\ide\tools\gdb”内须要根据具体的架构，预先建立一个gdbinit.txt文档。 不然，在IDE中启动gdb程序时，会出现异常。