ARMv8-A MacOS调试环境搭建

文章目录

• 简介
• 安装
• • qemu
  • 交叉编译工具链
  • C语言插件
• gdb调试
• • 测试代码
  • 添加调试配置
• [JLink 调试树莓派](#JLink 调试树莓派)

简介

本节主要介绍基于Visual Studio Code在MacOS下调试环境的搭建，Linux发行版上的过程也类型，它主要使用到以下工具链：

• aarch64 架构的交叉编译器和gdb客户端
• Visual Studio Code 和 C语言插件
• qemu

安装

qemu

brew install qemu

交叉编译工具链

学习ARMv8架构不同于编写Linux应用程序，过程中并不涉及使用glibc，可以使用不带glibc的版本，安装途径如下：

• 使用 brew 安装 aarch64-elf-gcc 和 aarch64-elf-gdb

  brew install aarch64-elf-gcc aarch64-elf-gdb

• 通过ARM官方网站下载 aarch64-none-elf，ARM官方只提供了aarch64-none-elf 的 MacOS 版本，Linux 发行版可以选择 aarch64-none-linux-gnu。

• 使用其他版本的工具链，例如 zephyr 的 sdk 中已经包含了aarch64架构的交叉编译器，这些编译器也可以用。

C语言插件

在VSCode中直接搜索C相关的插件，这些插件包含了C语言语法解析以及调试支持：

gdb调试

测试代码

首先需要编写编写一段程序，并将其编译成elf文件，最后使用qemu运行该程序，此处的示例使用笨叔的ARMv8练手程序，需要根据自己所使用的编译器版本修改编译器前缀，例如我所使用的编译器需要将前缀改为aarch64-elf-，除此之外还需要修改qemu所使用的目标机，新版本的 qemu 的目标名称从 raspi4 变成了 raspi4b:

ARMGNU ?= aarch64-elf-

board ?= rpi4

ifeq ($(board), rpi3)
COPS += -DCONFIG_BOARD_PI3B
QEMU_FLAGS  += -machine raspi3b
else ifeq ($(board), rpi4)
COPS += -DCONFIG_BOARD_PI4B
QEMU_FLAGS  += -machine raspi4b
endif

修改完成之后先执行 make 编译出可执行程序，然后再执行make debug，等待gdb客户端连接。

添加调试配置

在VSCode上如果需要使用gdb进行调试，需要添加调试配置，具体可以参考微软官方说明

{
    // 使用 IntelliSense 了解相关属性。 
    // 悬停以查看现有属性的描述。
    // 欲了解更多信息，请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "armv8-launch",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "program": "xxx.elf",
            "args": [],
            "stopAtEntry": true,
            "cwd": "${workspaceRoot}",
            "environment": [],
            "externalConsole": true,
            "MIMode": "gdb",
            "miDebuggerPath": "aarch64-elf-gdb",
            "miDebuggerServerAddress": "localhost:1234"
        }
    ]
}

添加完成后会在左侧debug菜单下显示新增的调试选项，点击该选项即可连接到qemu到gdb服务器中。

JLink 调试树莓派

当我们想使用JLink调试树莓派或者其他芯片时，可以使用JLink提供的JLinkGDBServer 连接树莓派，然后再通过修改 VSCode 的配置连接到 JLinkGDBServer 提供的端口，即可进行调试。

如果有使用过JLinkGDBServer 调试单片机的经历，一定会觉得这个过程很熟悉，单片机开发主要基于芯片本身进行，运行的程序本身并不支持完整的gdb服务，大部分时候都需要通过调试器对硬件进行调试。

不同于Linux应用调试，Linux应用程序可以通过在树莓派安装一个gdbserver对应用程序进行调试，所有的功能由Linux系统提供，而在ARMv8架构学习过程中，编写的代码相当于是一段裸机程序，它并没有Linux系统的支持，一旦出现故障需要进行排查时，使用调试器是一个非常高效的调试方式。