基于ELF的嵌入式軟件源碼級(jí)交叉調(diào)試技術(shù)

用機(jī)器單步執(zhí)行時(shí)，每執(zhí)行完一條機(jī)器指令立即讀取當(dāng)前PC，判斷程序停止位置。調(diào)試器對(duì)程序的控制是即時(shí)交互的，當(dāng)單步執(zhí)行結(jié)束、跳轉(zhuǎn)或進(jìn)入函數(shù)調(diào)用時(shí)，調(diào)試器都會(huì)即時(shí)得知。不采用機(jī)器單步，則不具有這種即時(shí)掌握程序運(yùn)行狀態(tài)的便利，需要在運(yùn)行前反匯編目標(biāo)代碼，通過分析匯編指令預(yù)測(cè)程序單步執(zhí)行可能的出口位置，并在該處設(shè)上斷點(diǎn)?？赡艿某隹谖恢冒ㄔ撔兄噶畹慕K止地址、跳轉(zhuǎn)、分枝跳轉(zhuǎn)、函數(shù)調(diào)用等指令。對(duì)于跳轉(zhuǎn)指令，能得到絕對(duì)地址則直接在跳轉(zhuǎn)地址處設(shè)斷點(diǎn)，不能得到跳轉(zhuǎn)地址則在指令處設(shè)斷點(diǎn)，再執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令由當(dāng)前PC值確定程序停止的位置。對(duì)于函數(shù)調(diào)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(diào)用函數(shù)；如果采用單步進(jìn)入（stepinto）方式，則需在指令處設(shè)斷點(diǎn)，再執(zhí)行調(diào)用指令，以進(jìn)入函數(shù)內(nèi)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(shí)，以子程序?yàn)閱挝?，需?zhí)行完當(dāng)前子程序的所有代碼，在調(diào)用該子程序的下一條語句處停止。通過反匯編當(dāng)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(shè)臨時(shí)斷點(diǎn)，程序運(yùn)行到斷點(diǎn)處再執(zhí)行該返回指令跳出當(dāng)前子程序，處理調(diào)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(gòu)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(guān)鍵在于找到名與地址的映射關(guān)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(nèi)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(jié)構(gòu)來管理變量，將每個(gè)變量的名、地址等信息登記在表中，將對(duì)數(shù)據(jù)值的操作轉(zhuǎn)化為對(duì)相應(yīng)地址的內(nèi)存單元操作，如查看變量即為讀取該變量所在內(nèi)存單元的內(nèi)容。

5 交叉調(diào)試器JDBG簡(jiǎn)述

JDBG采用圖形用戶界面，相應(yīng)的命令提供圖形按鈕或菜單，并提供快捷鍵。進(jìn)入調(diào)試之前，先連接目標(biāo)機(jī)，在連接時(shí)設(shè)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(shè)置參數(shù)。當(dāng)宿主機(jī)/目標(biāo)機(jī)處于連接狀態(tài)時(shí)，下載目標(biāo)文件，啟動(dòng)調(diào)試器。調(diào)試器啟動(dòng)后，用戶可在打開的源文件中設(shè)置斷點(diǎn)，運(yùn)行下載的目標(biāo)程序，查看/修改寄存器、內(nèi)存的內(nèi)容。當(dāng)運(yùn)行的目標(biāo)程序停止后，返回停止點(diǎn)源碼信息，用戶可以觀察數(shù)據(jù)，添加新的斷點(diǎn)或刪除已設(shè)斷點(diǎn)，控制程序的單步執(zhí)行或連續(xù)執(zhí)行，或退出調(diào)試狀態(tài)。

JDBG的功能流程如圖5所示：

6結(jié)束語

本調(diào)試器采用基于目標(biāo)文件分析的實(shí)現(xiàn)方案，以remote協(xié)議作為宿主機(jī)/目標(biāo)機(jī)通訊協(xié)議，具有很大的擴(kuò)充性，可擴(kuò)展為多語言多機(jī)器調(diào)試器，并可擴(kuò)展為目標(biāo)模塊級(jí)的動(dòng)態(tài)下載與調(diào)試，這正是我們下一步的研究?jī)?nèi)容。

參考文獻(xiàn)

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