樹莓派JTAG詳細(xì)使用筆記

• 1.說明

• 2.環(huán)境準(zhǔn)備

• 2.1 硬件連接

• 2.2 準(zhǔn)備軟件

• 3.總結(jié)

1.說明

有的時候，在調(diào)試代碼的時候，往往會借助一些硬件調(diào)試工具，JTAG就是很好的調(diào)試工具。下面來詳細(xì)介紹一下如何在樹莓派上使用JTAG進(jìn)行調(diào)試。

本文主要在樹莓派4上實(shí)現(xiàn)jlink調(diào)試功能。通過jlink+openocd調(diào)試樹莓派4。之后就可以通過gdb指令調(diào)試樹莓派4的程序了。

工欲善其事,必先利其器，有了更好的工具，讓開發(fā)的程序變得更加穩(wěn)定，同時也在后期對程序進(jìn)行定位分析的時候，也能很容易的進(jìn)行程序的跟蹤。

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下面來詳細(xì)描述一下環(huán)境搭建與使用。

2.環(huán)境準(zhǔn)備

對于gdb的使用，建議在Ubuntu上進(jìn)行，這樣支持的更加友好。所以本次實(shí)驗(yàn)的軟件部分主要是在Ubuntu上進(jìn)行環(huán)境搭建與開發(fā)。

2.1 硬件連接

樹莓派的40pin引腳上其實(shí)是有jtag接口的，所以不用飛線，只需要杜邦線就可以實(shí)現(xiàn)線路連接。

基本的引腳定義如下：

管腳名字	gpio功能ALT4
GPIO22	ARM_TRST
GPIO24	ARM_TDO
GPIO25	ARM_TCK
GPIO26	ARM_TDI
GPIO27	ARM_TMS

為了更加方便的看清線路的連接，圖片標(biāo)識如下

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其引腳的定義如下：

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實(shí)物連接可以看下面的圖片：

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其中樹莓派接入一個jlink調(diào)試器。

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放大后的引腳圖如下：

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線路連接完成后，可以進(jìn)行后續(xù)操作。

2.2 準(zhǔn)備軟件

安裝JLinkOB

首先必須安裝JLinkOB驅(qū)動。

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因?yàn)槭窃赨buntu上搭建環(huán)境，所以可以進(jìn)行圖中下載，然后安裝

sudo dpkg -i JLink_Linux_V672c_x86_64.deb

看到如下的圖片則成功

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驗(yàn)證是否安裝成功，可以輸入：

sudo JLinkExe

看到如下信息表示成功

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「安裝openocd」

對于openocd的安裝，要支持樹莓派4，則可以到如下的鏈接去下載

https://github.com/xpack-dev-tools/openocd-xpack/releases/download/v0.10.0-13/xpack-openocd-0.10.0-13-linux-x64.tgz

對于Windows上的openocd，下載地址

https://gnutoolchains.com/arm-eabi/openocd/

如果從其他渠道下載，后期調(diào)試時，可能會遇到如下的錯誤：

raspi4.cfg:15: Error: invalid command name "dap"

可以通過對腳本的配置實(shí)現(xiàn)。其樹莓派4的腳本可以在百度網(wǎng)盤中找到。

執(zhí)行

sudo /home/bigmagic/tools/xpack-openocd-0.10.0-13-linux-x64/xPacks/openocd/0.10.0-13/bin/openocd -f /home/bigmagic/tools/xpack-openocd-0.10.0-13-linux-x64/xPacks/openocd/0.10.0-13/scripts/interface/jlink.cfg -f /home/bigmagic/openocd/raspi4.cfg

可以實(shí)現(xiàn)openocd通過jlink的連接到樹莓派4上。

讓程序halt

為了讓樹莓派程序在啟動的時候停下來，然后手動通過openocd加載固件到內(nèi)存，可以進(jìn)行如下操作：

看下面github中的實(shí)現(xiàn)

https://github.com/metebalci/baremetal-rpi/blob/master/01-infinite-loop/infloop.s

只有一段代碼

l: b l

在不斷執(zhí)行循環(huán)程序。

而后修改SD卡中的配置文件

enable_uart=1
arm_64bit=1
kernel=infloop.bin

enable_jtag_gpio=1
gpio=22-27=a4
init_uart_clock=48000000
init_uart_baud=115200

其中infloop.bin表示可執(zhí)行的程序，這里替換成自己的程序就可以運(yùn)行正常的程序了。

開啟調(diào)試

「第一步：存放文件」

將啟動固件放到sd卡中。

將相關(guān)的文件放入，可以在我的網(wǎng)盤下進(jìn)行下載：

https://pan.baidu.com/s/1F5toHNpt20tfVsmhzspw6Q

提取碼：iq7m

將SD卡插入，插上電源，系統(tǒng)進(jìn)入等待JTAG連接的模式。

「第二步：連接openocd」

通過下面的指令腳本進(jìn)行連接

sudo /home/bigmagic/tools/xpack-openocd-0.10.0-13-linux-x64/xPacks/openocd/0.10.0-13/bin/openocd -f /home/bigmagic/tools/xpack-openocd-0.10.0-13-linux-x64/xPacks/openocd/0.10.0-13/scripts/interface/jlink.cfg -f /home/bigmagic/openocd/raspi4.cfg

其中主要的命令就是

openocd -f xxx.cfg -f raspi4.cfg

連接完成可以看到打印信息如下：

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主要注意的是三個端口的連接，這里控制openocd采用telnet，連接gdb的端口采用3333。

「第三步：通過telnet加載固件」

此時需要通過telnet去load內(nèi)存鏡像到內(nèi)存中。

本次實(shí)驗(yàn)采用的是rt-thread的raspi4的系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。

https://github.com/RT-Thread/rt-thread/tree/master/bsp/raspberry-pi/raspi4

編譯完成生成rtthread.bin和rtthread.elf可以看到如下圖所示

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然后就可以進(jìn)行相關(guān)的調(diào)試了。

啟動telnet

telnet localhost 4444

加載固件

halt
load_image /home/bigmagic/work/rt-thread2/bsp/raspberry-pi/raspi4/rtthread.bin 0x80000

表示將rtthread.bin固件加載到樹莓派4的0x80000地址處。

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然后輸入

step 0x80000

表示從入口地址0x80000執(zhí)行程序。

「第四步：啟動gdb調(diào)試」

在另外的一個控制臺輸入

aarch64-elf-gdb

接著輸入

target remote localhost:3333
file rtthread.elf

此時程序就可以在入口函數(shù)處停留了。

「第五步：查看寄存器與代碼」

輸入layout src可以展開代碼

輸入layout reg可以查看寄存器

輸入layout split可以展開匯編

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然后就可以按照gdb的方式進(jìn)行調(diào)試了。

比如我們設(shè)置斷點(diǎn)為entry

break entry
c

然后就可以看到停到斷點(diǎn)處了

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這樣調(diào)試程序起來就非常方便了。

3.總結(jié)

上述介紹了樹莓派4上用jlink與openocd調(diào)試程序的過程。工欲善其事，必先利其器。

擁有好的分析代碼手段，將很容易的進(jìn)行代碼定位與質(zhì)量分析。在關(guān)鍵的時候，能夠發(fā)揮出巨大的作用，特別在對復(fù)雜代碼的邏輯分析上，也能很好的定位。