樹莓派JTAG詳細使用筆記

樹莓派JTAG詳細使用筆記

1.說明

有的時候，在調試代碼的時候，往往會藉助一些硬體調試工具，JTAG就是很好的調試工具。下面來詳細介紹一下如何在樹莓派上使用JTAG進行調試。

本文主要在樹莓派4上實現jlink調試功能。通過jlink+openocd調試樹莓派4。之後就可以通過gdb指令調試樹莓派4的程序了。

工欲善其事,必先利其器，有了更好的工具，讓開發的程序變得更加穩定，同時也在後期對程序進行定位分析的時候，也能很容易的進行程序的跟蹤。

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下面來詳細描述一下環境搭建與使用。

2.環境準備

對於gdb的使用，建議在Ubuntu上進行，這樣支持的更加友好。所以本次實驗的軟體部分主要是在Ubuntu上進行環境搭建與開發。

2.1 硬體連接

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

基本的引腳定義如下：

管腳名字gpio功能ALT4GPIO22ARM_TRSTGPIO24ARM_TDOGPIO25ARM_TCKGPIO26ARM_TDIGPIO27ARM_TMS

為了更加方便的看清線路的連接，圖片標識如下

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其引腳的定義如下：

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實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調試器。

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放大後的引腳圖如下：

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線路連接完成後，可以進行後續操作。

2.2 準備軟體安裝JLinkOB

首先必須安裝JLinkOB驅動。

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因為是在Ubuntu上搭建環境，所以可以進行圖中下載，然後安裝

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」
對於openocd的安裝，要支持樹莓派4，則可以到如下的連結去下載
https://github.com/xpack-dev-tools/openocd-xpack/releases/download/v0.10.0-13/xpack-openocd-0.10.0-13-linux-x64.tgz
對於Windows上的openocd，下載地址
https://gnutoolchains.com/arm-eabi/openocd/
如果從其他渠道下載，後期調試時，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現。其樹莓派4的腳本可以在百度網盤中找到。
執行
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
可以實現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，然後手動通過openocd加載固件到內存，可以進行如下操作：
看下面github中的實現
https://github.com/metebalci/baremetal-rpi/blob/master/01-infinite-loop/infloop.s
只有一段代碼
l: b l
在不斷執行循環程序。
而後修改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表示可執行的程序，這裡替換成自己的程序就可以運行正常的程序了。
開啟調試
「第一步：存放文件」
將啟動固件放到sd卡中。
將相關的文件放入，可以在我的網盤下進行下載：
https://pan.baidu.com/s/1F5toHNpt20tfVsmhzspw6Q
提取碼：iq7m
將SD卡插入，插上電源，系統進入等待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
連接完成可以看到列印信息如下：
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主要注意的是三個埠的連接，這裡控制openocd採用telnet，連接gdb的埠採用3333。
「第三步：通過telnet加載固件」
此時需要通過telnet去load內存鏡像到內存中。
本次實驗採用的是rt-thread的raspi4的系統進行調試。
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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然後就可以進行相關的調試了。
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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然後輸入
step 0x80000
表示從入口地址0x80000執行程序。
「第四步：啟動gdb調試」
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可以展開彙編
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然後就可以按照gdb的方式進行調試了。
比如我們設置斷點為entry
break entry
c
然後就可以看到停到斷點處了
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這樣調試程序起來就非常方便了。
3.總結
上述介紹了樹莓派4上用jlink與openocd調試程序的過程。工欲善其事，必先利其器。
擁有好的分析代碼手段，將很容易的進行代碼定位與質量分析。在關鍵的時候，能夠發揮出巨大的作用，特別在對複雜代碼的邏輯分析上，也能很好的定位。