调试

这是怎么工作的？

在调试我们的小程序之前，让我们花点时间快速了解这里实际发生的情况。在上一章中，我们已经讨论了开发板上第二个芯片的用途以及它如何与我们的计算机通信，但我们如何实际使用它呢？

Embed.toml中的optiondefault.gdb.enabled = true使cargo-embed在闪烁后打开了一个所谓的"GDB stub"，这是我们的GDB可以连接到的服务器，并向其发送"在地址X设置断点"等命令。然后，服务器可以自行决定如何处理该命令。在cargo-embedGDB stub 的情况下，它将通过USB将命令转发到板上进行调试指针，然后为我们实际与MCU通信。

让我们调试！

由于cargo-embed阻塞了我们当前的shell，我们可以简单地打开一个新的shell，然后cd回到我们的项目目录。一旦我们到达那里，我们首先必须像这样在gdb中打开二进制文件：

# For micro:bit v2
$ gdb target/thumbv7em-none-eabihf/debug/led-roulette

# For micro:bit v1
$ gdb target/thumbv6m-none-eabi/debug/led-roulette

注意：根据您安装的GDB，您将不得不使用不同的命令来启动它，如果您忘记了它是哪一个，请查看第三章。

注意：如果cargo-embed在这里打印很多警告，请不要担心。到目前为止，它还没有完全实现GDB 协议，因此可能无法识别GDB发送给它的所有命令，只要它不崩溃，就可以了。

接下来我们必须连接到GDB stub。它在localhost:1337默认情况下运行，因此为了连接到它运行以下命令：

(gdb) target remote :1337
Remote debugging using :1337
0x00000116 in nrf52833_pac::{{impl}}::fmt (self=0xd472e165, f=0x3c195ff7) at /home/nix/.cargo/registry/src/github.com-1ecc6299db9ec823/nrf52833-pac-0.9.0/src/lib.rs:157
157     #[derive(Copy, Clone, Debug)]

接下来我们要做的是进入程序的主要功能。我们将首先在此处设置断点并继续执行程序，直到遇到断点：

(gdb) break main
Breakpoint 1 at 0x104: file src/05-led-roulette/src/main.rs, line 9.
Note: automatically using hardware breakpoints for read-only addresses.
(gdb) continue
Continuing.

Breakpoint 1, led_roulette::__cortex_m_rt_main_trampoline () at src/05-led-roulette/src/main.rs:9
9       #[entry]

断点可用于停止程序的正常流程。该continue命令将让程序自由运行，直到它到达断点。在这种情况下，直到它到达main函数，因为那里有一个断点。

请注意，GDB输出显示"断点1"。请记住，我们的处理器只能使用有限数量的这些断点，因此最好注意这些消息。如果您碰巧用完了断点，您可以使用info break列出所有当前的断点，并使用delete <breakpoint-num>删除所需的断点。

为了获得更好的调试体验，我们将使用GDB的文本用户界面 (TUI)。要进入该模式，请在GDB shell上输入以下命令：

(gdb) layout src

注意：向Windows用户致歉。GNU ARM Embedded Toolchain附带的GDB不支持这种TUI模式:-(。

GDB session

GDB的break命令不仅适用于函数名，它还可以在某些行号处中断。如果我们想跳过第13行，我们可以简单地做：

(gdb) break 13
Breakpoint 2 at 0x110: file src/05-led-roulette/src/main.rs, line 13.
(gdb) continue
Continuing.

Breakpoint 2, led_roulette::__cortex_m_rt_main () at src/05-led-roulette/src/main.rs:13
(gdb)

您可以随时使用以下命令离开TUI模式：

(gdb) tui disable

我们现在正在_y = x语句"上"; 该语句尚未执行。这意味着x被初始化，但_y未被初始化。让我们使用print命令检查这些堆栈/局部变量：

(gdb) print x
$1 = 42
(gdb) print &x
$2 = (*mut i32) 0x20003fe8
(gdb)

正如预期的那样，x包含值42。命令print &x打印变量x的地址。这里有趣的一点是GDB输出显示了引 i32*，一个指向i32值的指针。

如果我们想逐行继续执行程序，我们可以使用next命令来做到这一点，所以让我们继续执行loop {}语句：

(gdb) next
16          loop {}

_y现在应该被初始化。

(gdb) print _y
$5 = 42

您也可以使用info locals命令，而不是逐个打印局部变量：

(gdb) info locals
x = 42
_y = 42
(gdb)

如果我们在loop {}语句的顶部再次使用next，我们将陷入困境，因为程序永远不会传递该语句。相反，我们将使用layout asm命令切换到反汇编视图，并使用stepi一次前进一条指令。通过再次发出 layout src命令，您可以随时切换回Rust源代码视图。

NOTE: 如果您错误地使用了next或continue命令，并且GDB卡住了，您可以通过点击Ctrl+C来取消卡住。

(gdb) layout asm

GDB session

如果您不使用TUI模式，您可以使用该disassemble /m命令围绕您当前所在的行反汇编程序。

(gdb) disassemble /m
Dump of assembler code for function _ZN12led_roulette18__cortex_m_rt_main17h3e25e3afbec4e196E:
10      fn main() -> ! {
   0x0000010a <+0>:     sub     sp, #8
   0x0000010c <+2>:     movs    r0, #42 ; 0x2a

11          let _y;
12          let x = 42;
   0x0000010e <+4>:     str     r0, [sp, #0]

13          _y = x;
   0x00000110 <+6>:     str     r0, [sp, #4]

14
15          // infinite loop; just so we don't leave this stack frame
16          loop {}
=> 0x00000112 <+8>:     b.n     0x114 <_ZN12led_roulette18__cortex_m_rt_main17h3e25e3afbec4e196E+10>
   0x00000114 <+10>:    b.n     0x114 <_ZN12led_roulette18__cortex_m_rt_main17h3e25e3afbec4e196E+10>

End of assembler dump.

看到左侧的箭头=>了吗？它显示处理器下一步将执行的指令。

如果不在TUI模式下，在每个stepi命令上，GDB将打印语句和处理器下一步将执行的指令的行号。

(gdb) stepi
16          loop {}
(gdb) stepi
16          loop {}

在我们转到更有趣的事情之前，最后一个技巧。在GDB中输入以下命令：

(gdb) monitor reset
(gdb) c
Continuing.

Breakpoint 1, led_roulette::__cortex_m_rt_main_trampoline () at src/05-led-roulette/src/main.rs:9
9       #[entry]
(gdb)

我们现在又回到了main起点！

monitor reset将重置微控制器并在程序入口点停止它。以下continue命令将让程序自由运行，直到它到达具有断点的main函数。

当您错误地跳过了程序的一部分时，这个组合非常方便，对检查感兴趣。您可以轻松地将程序的状态回滚到其最新状态开始

细节：此reset命令不清除或触摸RAM。该内存将保留上次运行时的值。不过，这不应该是一个问题，除非您的程序行为取决于未初始化变量的值，但这就是未定义行为(UB)的定义。

我们完成了这个调试会话。你可以用quit命令结束它。

(gdb) quit
A debugging session is active.

        Inferior 1 [Remote target] will be detached.

Quit anyway? (y or n) y
Detaching from program: $PWD/target/thumbv7em-none-eabihf/debug/led-roulette, Remote target
Ending remote debugging.
[Inferior 1 (Remote target) detached]

注意：如果您不喜欢默认的GDB CLI，请查看gdb-dashboard。它使用Python将默认的GDB CLI转换为显示寄存器、源视图、程序集视图和其他内容的仪表板。

如果您想了解更多关于GDB的功能，请查看如何使用GDB部分。

下一步是什么？我承诺的高级API。

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调试

这是怎么工作的？

让我们调试！