嵌入式linux 调试方法

嵌入式linux应用程序调试方法一前言.............................................................................................................................................................2二嵌入式linux的NFS开发环境的建立......................................................................................................7三GDB调试应用程序..................................................................................................................................14四内存工具...................................................................................................................................................174.1MEMWATCH....................................................................................................................................174.2YAMD................................................................................................................................................224.3ElectricFence....................................................................................................................................24五C/C++代码覆盖、性能profiling工具.....................................................................................................245.1用gcov来测试代码覆盖率.............................................................................................................245.2使用gprof来优化你的C/C++程序................................................................................................35文件名嵌入式linux应用程序调试方法适用创建作者飞越丛林时间2007-08-08版本号V0.1说明：参考网络上的资料对nfs；gdb+gdbserver；gcov,gprof进行了一些描述；有不少资料是直接拷贝过来的，只相当于尝试汇总一下吧；实际上还处于毛胚阶段。修改作者时间版本号感觉偶们项目组的调试手段很匮乏，刀耕火种也许有点过分，但是也差不多；当然这和偶这个小组长的能力有关，自己先汗一个。不过没有办法，整天要浸泡在对流程从头到尾的探索，修改，再探索，再修改；经验一点一点艰难的积累…..顾此失彼，没有更多的时间来思考更多的手段问题，算是一个接口吧。痛定思痛，还是想办法提高一点生产力。在公司内没有找到相关的资料，于是这段时间就从网络这个巨人那里讨教窃取了一些资料，结合自己的项目stepbystep，“生产工具能够促进生产力的发展”，工具还是给调试带来了很多便利；因为记性不好，随手将一些资料连同自己的使用情况记录了下来，共享出来希望对大家能够有所帮助。由于缺乏操作系统移植经验，很多东西没有系统知识的支持，在目标板上只能浅尝辄止，没有更深入的探讨，东西比较浅显，光脚不怕穿鞋的，抛砖引玉，希望更多的人能够将自己的使用经验分享出来，将linux的共享精神发扬光大。当然也方便我们根据你的经验“拿来主义”。一前言在嵌入式软件开发过程中，一般来说，花在测试和花在编码的时间比为3:1(实际上可能更多)。这个比例随着你的编程和测试水平的提高而不断下降，但不论怎样，软件测试对一般人来讲很重要。很多年前，一位开发人员为了对嵌入式有更深层次的理解，向Oracle询问了这样的一个问题:我怎么才能知道并懂得我的系统到底在干些什么呢?Oracle面对这个问题有些吃惊，因为在当时没有人这么问过，而同时代的嵌入式开发人员问的最多的大都围绕“我怎么才能使程序跑的更快”、“什么编译器最好”等肤浅的问题。所以，面对这个不同寻常却异乎成熟的问题，Oracle感到欣喜并认真回复了他:你的问题很有深度很成熟，因为只有不断地去深入理解才有可能不断地提高水平。并且Oracle为了鼓励这位执着的程序员，把１０条关于嵌入式软件开发测试的秘诀告诉了他:1.懂得使用工具2.尽早发现内存问题3.深入理解代码优化4.不要让自己大海捞针5.重现并隔离问题6.以退为进7.确定测试的完整性8.提高代码质量意味着节省时间9.发现它，分析它，解决它10.利用初学者的思维这十条秘诀在业界广为流传，使很多人受益。本文围绕这十条秘诀展开论述。１.懂得使用工具通常嵌入式系统对可靠性的要求比较高。嵌入式系统安全性的失效可能会导致灾难性的后果，即使是非安全性系统，由于大批量生产也会导致严重的经济损失。这就要求对嵌入式系统，包括嵌入式软件进行严格的测试、确认和验证。随着越来越多的领域使用软件和微处理器控制各种嵌入式设备，对门益复杂的嵌入式软件进行快速有效的测试愈加显得重要。就象修车需要工具一样，好的程序员应该能够熟练运用各种软件工具。不同的工具，有不同的使用范围，有不同的功能。使用这些工具，你可以看到你的系统在干些什么，它又占用什么资源，它到底和哪些外界的东西打交道。让你郁闷好几天的问题可能通过某个工具就能轻松搞定，可惜你就是不知道。那么为什么那么多的人总是在折腾个半死之后才想到要用测试工具呢？原因很多，主要有两个。一个是害怕，另一个是惰性。害怕是因为加入测试用具或测试模块到代码需要技巧同时有可能引入新的错误，所以他们总喜欢寄希望于通过不断地修改重编译代码来消除bug,结果却无济于事。懒惰是因为他们习惯了使用printf之类的简单测试手段。下面来介绍一些嵌入式常用的测试工具。.源码级调试器[Source-levelDebugger]这种调试器一般提供单步或多步调试、断点设置、内存检测、变量查看等功能，是嵌入式调试最根本有效的调试方法。比如VxWorksTornadoII提供的gdb就属于这一种。.简单实用的打印显示工具[printf]printf或其它类似的打印显示工具估计是最灵活最简单的调试工具。打印代码执行过程中的各种变量可以让你知道代码执行的情况。但是，printf对正常的代码执行干扰比较大(一般printf占用CPU比较长的时间)，需要慎重使用，最好设置打印开关来控制打印。.ICE或JTAG调试器[In-circuitEmulator]ICE是用来仿真CPU核心的设备，它可以在不干扰运算器的正常运行情况下，实时的检测CPU的内部工作情况。像桌面调试软件所提供的：复杂的条件断点、先进的实时跟踪、性能分析和端口分析这些功能，它也都能提供。ICE一般都有一个比较特殊的CPU，称为外合(bond-out)CPU。这是一种被打开了封装的CPU，并且通过特殊的连接，可以访问到CPU的内部信号，而这些信号，在CPU被封装时，是没法“看到”的。当和工作站上强大的调试软件联合使用时，ICE就能提供你所能找到的最全面的调试功能。但ICE同样有一些缺点：昂贵；不能全速工作；同样，并不是所有的CPU都可以作为外合CPU的，从另一个角度说，这些外合CPU也不大可能及时的被新出的CPU所更换。JTAG(JointTestActionGroup)虽然它最初开发出来是为了监测IC和电路连接，但是这种串行接口扩展了用途，包括对调试的支持。AD公司为Blackfin设计的VisualDsp++就支持高速的JTAG调试。.ROM监视器[ROMMonitor]ROM监控器是一小程序，驻留在嵌入系统ROM中，通过串行的或网络的连接和运行在工作站上的调试软件通信。这是一种便宜的方式，当然也是最低端的技术。它除了要求一个通信端口和少量的内存空间外，不需要其它任何专门的硬件。并提供了如下功能：下载代码、运行控制、断点、单步步进、以及观察、修改寄存器和内存。因为ROM监控器是操作软件的一部分，只有当你的应用程序运行时，它才会工作。如果你想检查CPU和应用程序的状态，你就必须停下应用程序，再次进入ROM监控器。.Data监视器[DataMonitor]这种监视器在不停止CPU运行的情况下不仅可以显示指定变量内容，还可以收集并以图形形式显示各个变量的变化过程。.OS监视器[OperatingSystemMonitor]操作系统监视器可以显示诸如任务切换、信号量收发、中断等事件。一方面，这些监视器能够为你呈现事件之间的关系和时间联系；另一方面，还可以提供对信号量优先级反转、死锁和中断延时等问题的诊断。.性能分析工具[Profiler]可以用来测试CPU到底耗在那里。profiler工具可以让你知道系统的瓶颈在那里、CPU的使用率以及需要优化的地方。.内存测试工具[MemoryTeseter]可以找到内存使用的问题所在，比如内存泄露、内存碎片、内存崩溃等问题。如果发现系统出现一些不可预知的或间歇性的问题，就应该使用内存测试工具测测看。.运行跟踪器[ExecutionTracer]可以显示CPU执行了哪些函数、谁在调用、参数是什么、何时调用等情况。这种工具主要用于测试代码逻辑，可以在大量的事件中发现异常的那些。.覆盖工具[CoverageTester]主要显示CPU具体执行了那些代码，并让你知道那些代码分支没有被执行到。这样有助于提高代码质量并消除无用代码。.GUI测试工具[GUITester]很多嵌入式应用带有某种形式的图形用户界面进行交互，有些系统性能测试足根掘用户输入响应时间进行的。GUI测试工具可以作为脚本工具有开发环境中运行测试用例，其功能包括对操作的记录和回放、抓取屏幕显示供以后分析和比较、设置和管理测试过程(Rational公司的robot和Mercury的Loadrunner工具是杰出的代表)。很多嵌入式设备没有GUI，但常常可以对嵌入式设备进行插装来运行GUI测试脚本，虽然这种方式可能要求对被测代码进行更改，但是节省了功能测试和回归测试的时间。.自制工具[Home-madetester]在嵌入式应用中，有时候为了特定的目的，需要自行编写一些工具来达到某种测试目的。本人曾经编写的视频流录显工具在测试视频会议数据流向和变化上帮了大忙,帮公司找到了几个隐藏很深的bug。２.尽早发现内存问题内存问题危害很大，不容易排查，主要有三种类型:内存泄露、内存碎片和内存崩溃。对于内存问题态度必须要明确，那就是早发现早“治疗”。在软件设计中，内存泄露的“名气”最大，主要由于不断分配的内存无法及时地被释放，久而久之，系统的内存耗尽。即使细心的编程老手有时后也会遭遇内存泄露问题。有测试过内存泄露的朋友估计都有深刻地体验，那就是内存泄露问题一般隐藏很深，很难通过代码