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software:gdb:start [2013-10-08 14:28] – abajricsoftware:gdb:start [2016-02-17 13:30] – abajric
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 </box> </box>
  
-Der GNU Debugger erlaubt einem zu sehen, was in einem Programm passiert, während es ausgeführt wird oder was es gemacht hat als es abgestürzt ist.+Der GNU Debugger erlaubt es, zu sehen, was in einem Programm während der Ausführung passiert oder was ein Programm zuletzt gemacht vor einem Absturz.
  
 Die vier Hauptfunktionen von GDB sind: Die vier Hauptfunktionen von GDB sind:
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   * Inhalt des Speichers ändern   * Inhalt des Speichers ändern
  
-==== Handhabung ====+===== Handhabung =====
 GDB ist in vielen [[http://de.wikipedia.org/wiki/Integrierte_Entwicklungsumgebung|IDE]]s (wie z.B. Eclipse) integriert und wird über das GUI bedient. Alternativ kann GDB auch über die Kommandozeile gestartet werden: GDB ist in vielen [[http://de.wikipedia.org/wiki/Integrierte_Entwicklungsumgebung|IDE]]s (wie z.B. Eclipse) integriert und wird über das GUI bedient. Alternativ kann GDB auch über die Kommandozeile gestartet werden:
  
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-==== STABS ====+===== STABS =====
 STABS (symbol tables) ist das Format in welchem das Program für den Debugger beschrieben wird. Der GCC Compiler kompiliert C-Programme (.c) in Assembler-Programme (.s), welche vom Assembler in Objekt-Dateien (.o) kompiliert werden, die dann vom Linker und anderen Objekt-Dateien zu einem ausführbarem Programm verlinkt werden. STABS (symbol tables) ist das Format in welchem das Program für den Debugger beschrieben wird. Der GCC Compiler kompiliert C-Programme (.c) in Assembler-Programme (.s), welche vom Assembler in Objekt-Dateien (.o) kompiliert werden, die dann vom Linker und anderen Objekt-Dateien zu einem ausführbarem Programm verlinkt werden.
  
 Mit der Option '-g' des GCC Compilers wird in die .s-Dateien zusätzliche Information eingefügt. Diese Information beschreibt Eigenschaften der Source-Datei, wie z.B. Zeilennummern, Typen, Scope der Variable, Funktionsnamen, usw. Mit der Option '-g' des GCC Compilers wird in die .s-Dateien zusätzliche Information eingefügt. Diese Information beschreibt Eigenschaften der Source-Datei, wie z.B. Zeilennummern, Typen, Scope der Variable, Funktionsnamen, usw.
  
-==== Remote Debugging ====+Beispiel: [[https://sourceware.org/gdb/download/onlinedocs/stabs/C-Example.html#C-Example | C Source]], [[https://sourceware.org/gdb/download/onlinedocs/stabs/Assembly-Code.html#Assembly-Code| ASM Source mit STAB]] 
 + 
 +===== Remote Debugging ===== 
 + 
 +<box 30% right green > 
 +{{:software:gdb:gdb.png|GDB Remote Debugging}} 
 +</box>
 GDB kann auch Programme debuggen, die nicht lokal ausgeführt werden. Auf dem Target muss aber ein RSP-Server lauften, der mit dem GDB kommunizieren kann. Die Kommunikation läuft über das [[http://www.embecosm.com/appnotes/ean4/embecosm-howto-rsp-server-ean4-issue-2.html| Remote Serial Protokoll]]. GDB kann auch Programme debuggen, die nicht lokal ausgeführt werden. Auf dem Target muss aber ein RSP-Server lauften, der mit dem GDB kommunizieren kann. Die Kommunikation läuft über das [[http://www.embecosm.com/appnotes/ean4/embecosm-howto-rsp-server-ean4-issue-2.html| Remote Serial Protokoll]].
  
 +
 +
 +===== Beispiel mit MPC5200 =====
 +
 +
 +==== Grundsätzlicher Aufbau ====
 +
 +In der Zukunft sollte der Deep-Compiler zwei Files generieren. Das Image-File, welches direkt auf den MPC5200 geladen und ausgeführt wird, und ein ELF-File, welches zusammen mit den Java-Sourcen vom GDB Debugger benutzt werden können, um den MPC5200 zu debuggen.
 +
 +{{:software:gdb:deep-gdb.png|}}
 +
 +Im ELF-File stehen die Debug-Information (STABS), die es GDB erlauben das Java-Program zu debuggen. In einer ersten Version werden die STABS manuell in ein Assembler-Programm eingefügt und mit dem GCC-Assembler übersetzt.
 +
 +
 +
 +==== Java Code ====
 +
 +Um das Beispiel noch zu vereinfachen wird eine Endlos-Schleife ans Ende der //reset()//-Methode eingefügt:
 +
 +<code>
 +static void reset() {
 + int stackOffset = US.GET4(sysTabBaseAddr + stStackOffset);
 + int stackBase = US.GET4(sysTabBaseAddr + stackOffset + 4);
 + int stackSize = US.GET4(sysTabBaseAddr + stackOffset + 8);
 + US.PUTGPR(1, stackBase + stackSize - 4); // set stack pointer
 + int kernelClinitAddr = US.GET4(sysTabBaseAddr + stKernelClinitAddr);
 + US.PUTSPR(SRR0, kernelClinitAddr);
 + US.PUTSPR(SRR1, SRR1init);
 + //US.ASM("rfi");
 +
 + int x = 4;
 + x ^= 0x55; 
 +
 + US.PUTGPR(R27, x);
 + while (true);
 +}
 +</code>
 +
 +
 +==== Assembler Code ====
 +
 +Der Assembler-Code (test.S) sieht wie folgt aus:
 +
 +<code>
 +.org 0x400100
 +reset:
 + li r2, 16388
 + lwz r4, 0(r2)
 + addi r2, r4, 16384
 + addi r3, r2, 4
 + lwz r5, 0(r3)
 + addi r2, r4, 16384
 + addi r3, r2, 8
 + lwz r4, 0(r3)
 + add r2, r5, r4
 + addi r3, r2, -4
 + mr r1, r3
 + li r2, 16396
 + lwz r4, 0(r2)
 + mr r0, r4
 + mtspr SRR0, r0
 + li r2, 14338
 + mr r0, r2
 + mtspr SRR1, r0
 + li r2, 4
 + xori r3, r2, 0x55
 + xoris r3, r3, 0x0
 + mr r27, r2
 + b 0
 +</code>
 +
 +Kompiliert wird mit folgendem Befehl:
 +
 +<code>
 +$ powerpc-linux-gnu-as -mppc32 -mregnames -be test.S
 +</code>
 +
 +Das ELF-File //a.out// wird erstellt. Dieses File kann durch folgenden Befehl disassembliert werden:
 +
 +<code>
 +$ powerpc-linux-gnu-objdump -d -EB -G -mpowerpc a.out
 +</code>
 +
 +
 +==== Assembler Code mit STABS ====
 +
 +Der Assembler-Code (test.S) mit den Debug-Informationen sieht wie folgt aus:
 +
 +<code>
 +.include "stabs.include"
 +
 +.stabs "void:t1=1",N_LSYM,0,0,0
 +.stabs "int:t2=r2;-2147483648;2147483647;",N_LSYM,0,0,0
 +
 +.data
 +.org 0x100000
 +.stabs "targetCommand:G2",N_GSYM,0,0,0
 +.global targetCommand
 +targetCommand:
 +.int 0
 +
 +.org 0x400100
 +.stabs "/home/abajric/ntb/deep/ws/runtime-library/",N_SO,0,0,Ltext0
 +.stabs "src/ch/ntb/inf/deep/runtime/mpc555/Reset.java",N_SO,0,0,Ltext0
 +.text
 +Ltext0:
 +
 +reset:
 +.stabn N_SLINE, 0, 38, LM1
 +LM1:
 + li r2, 16388
 + lwz r4, 0(r2)
 + addi r2, r4, 16384
 + addi r3, r2, 4
 + lwz r5, 0(r3)
 + addi r2, r4, 16384
 + addi r3, r2, 8
 + lwz r4, 0(r3)
 + add r2, r5, r4
 + addi r3, r2, -4
 +.stabn N_SLINE, 0, 41, LM5
 +LM6:
 + mr r1, r3
 + li r2, 16396
 + lwz r4, 0(r2)
 + mr r0, r4
 + mtspr SRR0, r0
 + li r2, 14338
 + mr r0, r2
 + mtspr SRR1, r0
 +.stabn N_SLINE, 0, 47, LM4
 +LM4:
 + li r2, 4
 +.stabs "x:r2;-2147483648;2147483647;",N_RSYM,0,4,2
 +.stabn N_SLINE, 0, 48, LM5
 +LM5:
 + xori r3, r2, 0x55
 +.stabs "x:r2;-2147483648;2147483647;",N_RSYM,0,4,3
 + xoris r3, r3, 0x0
 +.stabn N_SLINE, 0, 50, LM2
 +LM2:
 + mr r27, r2
 +.stabs "x:r2;-2147483648;2147483647;",N_RSYM,0,4,27
 +.stabn N_SLINE, 0, 51, LM3
 +LM3:
 + b 0
 +
 +.stabs "ch::ntb::inf::deep::runtime::mpc555::Reset::reset:F1",N_FUN,0,0,reset
 +.stabn N_SLINE, 0, 37, reset
 +.stabn N_LBRAC, 0, 0, LM1
 +.stabn N_RBRAC, 0, 0, LM3
 +</code>
 +
 +Im File //stabs.include// stehen Definitionen der STABS Symboltypen:
 +
 +<code>
 +# non-stab symbol types
 +.set N_UNDF, 0x0
 +.set N_EXT, 0x1
 +.set N_ABS, 0x2
 +.set N_TEXT, 0x4
 +.set N_DATA, 0x6
 +.set N_BSS, 0x8
 +.set N_FN_SEQ, 0x0c
 +.set N_INDR, 0x0a
 +.set N_COMM, 0x12
 +.set N_SETA, 0x14
 +.set N_SETT, 0x16
 +.set N_SETD, 0x18
 +.set N_SETB, 0x1a
 +.set N_SETV, 0x1c
 +.set N_WARNING, 0x1e
 +.set N_FN, 0x1f
 +
 +# stab symbol types
 +.set N_GSYM, 0x20
 +.set N_FNAME, 0x22
 +.set N_FUN, 0x24
 +.set N_STSYM, 0x26
 +.set N_LCSYM, 0x28
 +.set N_MAIN, 0x2a
 +.set N_ROSYM, 0x2c
 +.set N_PC, 0x30
 +.set N_NSYMS, 0x32
 +.set N_NOMAP, 0x34
 +.set N_MAC_DEFINE, 0x36
 +.set N_OBJ, 0x38
 +.set N_MAC_UNDEF, 0x3a
 +.set N_OPT, 0x3c
 +.set N_RSYM, 0x40
 +.set N_M2C, 0x42
 +.set N_SLINE, 0x44
 +.set N_DSLINE, 0x46
 +.set N_BSLINE, 0x48
 +.set N_BROWS, 0x48
 +.set N_DEFD, 0x4a
 +.set N_FLINE, 0x4c
 +.set N_EHDECL, 0x50
 +.set N_MOD2, 0x50
 +.set N_CATCH, 0x54
 +.set N_SSYM, 0x60
 +.set N_ENDM, 0x62
 +.set N_SO, 0x64
 +.set N_LSYM, 0x80
 +.set N_BINCL, 0x82
 +.set N_SOL, 0x84
 +.set N_PSYM, 0xa0
 +.set N_EINCL, 0xa2
 +.set N_ENTRY, 0xa4
 +.set N_LBRAC, 0xc0
 +.set N_EXCL, 0xc2
 +.set N_SCOPE, 0xc4
 +.set N_RBRAC, 0xe0
 +.set N_BCOMM, 0xe2
 +.set N_ECOMM, 0xe4
 +.set N_ECOML, 0xe8
 +.set N_WITH, 0xea
 +.set N_NBTEXT, 0xf0
 +.set N_NBDATA, 0xf2
 +.set N_NBBSS, 0xf4
 +.set N_NBSTS, 0xf6
 +.set N_NBLCS, 0xf8
 +</code>
 +
 +
 +==== Beschreibung der STABS ====
 +
 +Online Doku von GDB:
 +  * [[https://sourceware.org/gdb/current/onlinedocs/gdb/| GDB User Manual]]
 +  * [[https://www.sourceware.org/gdb/onlinedocs/stabs.html| STABS Doku]]
 +  * [[https://sourceware.org/gdb/onlinedocs/stabs/Stab-Symbol-Types.html#Stab-Symbol-Types| STABS Symboltypen]]
 +
 +=== Definition von Typen ===
 +([[https://www.sourceware.org/gdb/onlinedocs/stabs.html#String-Field|String-Field]])
 +Type 1 = void und Type 2 = int.
 +
 +<code>
 +.stabs "void:t1=1",N_LSYM,0,0,0
 +.stabs "int:t2=r2;-2147483648;2147483647;",N_LSYM,0,0,0
 +</code>
 +
 +=== Definition von globalen Variablen ===
 +
 +([[https://www.sourceware.org/gdb/onlinedocs/stabs.html#Global-Variables|Global Variables]])
 +Variable targetCommand an Adresse 0x100000 vom Type 2 = int.
 +
 +<code>
 +.data
 +.org 0x100000
 +.stabs "targetCommand:G2",N_GSYM,0,0,0
 +.global targetCommand
 +targetCommand:
 +.int 0
 +</code>
 +
 +=== Definition vom Java-Sourcecode ===
 +
 +Der erste STABS mit N_SO ist der Build-Ordner. Der Zweite ist der relative Pfad zum Source-File. ([[https://www.sourceware.org/gdb/onlinedocs/stabs.html#Source-Files|Source Files]])
 +
 +<code>
 +.org 0x400100
 +.stabs "/home/abajric/ntb/deep/ws/runtime-library/",N_SO,0,0,Ltext0
 +.stabs "src/ch/ntb/inf/deep/runtime/mpc555/Reset.java",N_SO,0,0,Ltext0
 +.text
 +Ltext0:
 +</code>
 +
 +=== Definition von Zeilennummern ===
 +
 +([[https://www.sourceware.org/gdb/onlinedocs/stabs.html#Line-Numbers|Line Numbers]])
 +
 +<code>
 +reset:
 +.stabn N_SLINE, 0, 38, LM1
 +LM1:
 +
 +...
 +
 +.stabn N_SLINE, 0, 41, LM5
 +LM6:
 +
 +...
 +
 +.stabn N_SLINE, 0, 47, LM4
 +LM4:
 +</code>
 +
 +
 +
 +=== Definition von Registervariablen ===
 +([[https://www.sourceware.org/gdb/onlinedocs/stabs.html#Register-Variables|Register Variables]])
 +Registervariablen müssen immer im gleichen Register bleiben. ("r2" => Registervariable vom Type 2 und nicht Register R2, Registernummer ist der letzte Parameter!)
 +
 +<code>
 +.stabs "x:r2;-2147483648;2147483647;",N_RSYM,0,4,2
 +</code>
 +
 +==== Debuggen mit GDB ====
 +
 +Damit ein PowerPC Target debugged werden kann muss GDB mit PowerPC Support installiert werden:
 +
 +<code>
 +$ sudo apt-get install gdb-multiarch
 +</code>
 +
 +Bevor GDB gestarted wird, muss das Image-File auf den MPC5200 geladen werden:
 +
 +<code>
 +$ telnet bdi3000inf01
 +pcm5200io> load 0x400000 pub/abajric/test.bin bin
 +pcm5200io> rm pc 0x400100
 +</code>
 +
 +GDB starten:
 +<code>
 +$ gdb-multiarch
 +</code>
 +
 +PowerPC Architektur auswählen:
 +
 +<code>
 +(gdb) set arch powerpc:common
 +</code>
 +
 +ELF-File mit Debug-Informationen auswählen:
 +
 +<code>
 +(gdb) file ./a.out
 +</code>
 +
 +GDB mit Abatron BDI3000 verbinden:
 +
 +<code>
 +(gdb) target remote bdi3000inf01:2001
 +</code>
 +
 +GDB TUI aktivieren und Layout umstellen:
 +
 +<code>
 +(gdb) layout split
 +(gdb) focus cmd
 +</code>
 +
 +Alternativ kann ein File (gdb.cmd) mit diesen GDB-Kommandos erstellt werden:
 +
 +<code>
 +set arch powerpc:common
 +file ./a.out
 +target remote bdi3000inf01:2001
 +layout split
 +focus cmd
 +</code>
 +
 +Beim Ausführen von GDB muss dieses File angegeben werden, damit alle Kommandos im File ausgeführt werden:
 +
 +<code>
 +$ gdb-multiarch -x ./gdb.cmd
 +</code>
 +
 +Mit dem folgenden Befehl kann der Java-Sourcecode angezeigt werden:
 +
 +<code>
 +(gdb) list
 +</code>
 +
 +Mit dem folgenden Befehl wird eine Assembler-Instruktion ausgeführt:
 +
 +<code>
 +(gdb) stepi
 +</code>
 +
 +Mit dem folgenden Befehl wird Code ausgeführt, bis eine neue Source-Zeile erreicht wurde:
 +
 +<code>
 +(gdb) next
 +</code>
 +
 +Mit dem folgenden Befehl wird eine definierte Variable ausgegeben:
 +
 +<code>
 +(gdb) print x
 +</code>
 +
 +Mit dem folgenden Befehl wird eine definierte Variable geändert:
 +
 +<code>
 +(gdb) set var x = 12345
 +</code>
 +
 +Mit dem folgenden Befehl kann im Memory geschrieben werden:
 +
 +<code>
 +(gdb) set var *0x100000 = 12345
 +</code>

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