1. 介紹
2. DS-5準備工作

2.1 DS-5下載安裝
2.2 獲取序列號

3. 調試官方Linux內核demo

3.1 準備
3.2 創建調試連接和啟動FVP
3.3 基本調試操作

4. 調試自定義Linux內核

4.1 編譯bootwrapper
4.2 創建調試連接和啟動FVP
4.3 調試32位Linux內核

4. 結語
參考文獻

1. 介紹

Linux作為目前最為流行的開源操作系統，在各大IC廠商和IBM、Google、微軟等大公司的大力支持下，支持嵌入式、個人電腦、服務器等眾多硬件平臺和應用場景，因此得到了廣泛的應用。但正是由于其廣泛的實用性，Linux內核的復雜程度也與日俱增，僅憑代碼閱讀、打印、內核調試功能等手段已經很難對Linux內核進行深入理解。

ARM處理器架構是目前應用最為廣泛的處理器，而ARM FVP（Fixed Virtual Platform，固定虛擬平臺）是ARM公司提供的一款模擬器平臺，可以模擬各大常見ARM處理器廠商的處理器和平臺，從而使得在沒有仿真器的支持下對Linux內核進行調試。

ARM DS-5是ARM公司提供的調試套件，內嵌了FVP，可用于實際硬件環境和模擬器環境的調試。本文集中于使用DS-5對運行在FVP平臺上的Linux內核的調試。

本文使用的環境如下：

Ubuntu 16.04 LTS（Xenial）；
DS-5 V5.27.1

關鍵詞：ARM模擬器; Linux內核調試；ARM FVP；ARM DS-5；

2. DS-5準備工作

2.1 DS-5下載安裝

1.下載DS-5;
2. 解壓縮安裝包:
tar xzf DS500-BN-00019-r5p0-27rel1.tgz -C <解壓縮目錄>
3. 進入解壓縮目錄，執行如下命令進行安裝：
sudo ./install.sh
注意：安裝過程中建議都采用會默認設置，DS-5將默認安裝到/usr/local/目錄下，本文中是在/usr/local/DS-5_v5.27.1/。

2.2 獲取序列號

啟動DS-5：

/usr/local/DS-5_v5.27.1/bin/eclipse &

注意：啟動過程中會提示選擇workspace，根據需要選擇即可，默認為home目錄下的DS-5_Workspace。

申請license：

第一次啟動DS-5時，會彈出對話框，提示需要一個有效的序列號，選擇Open License Maneger即可打開License管理器；

選擇上圖所示的打開License管理器即可。

依次點擊菜單Help->ARM License Maneger，打開License管理器；

在License管理器中選擇添加license：

選擇license類型為30天版本：

選擇用于license綁定的網卡：

注冊ARM官網賬號并填寫賬號密碼：

注意：

已有賬號則無需注冊；
注冊時ARM會發送一個6位驗證碼，注冊信息主要是郵箱、姓名和單位等；

賬號信息輸入正確后會開始聯網申請license，成功后顯示如下界面，然后確認重啟DS-5即可：

3. 調試官方Linux內核demo

3.1 準備

下載DS-5 Linux Distribution Example;
依次點擊菜單File->Import，進入導入類型選擇頁面，并選擇圖中所示類型，點擊下一步：

在已存在工程導入頁面選擇壓縮包方式導入，勾選DS-5掃描出來的distribution工程，并點擊Finish完成導入：

注意：

DS-5會自動搜索壓縮包中的工程，此處是distribution；
工程必須手工鉤選；
工程不能重復導入同一個worksapce；
完成導入后，源碼會被拷貝到workspace目錄下：

3.2 創建調試連接和啟動FVP

依次點擊菜單Run->Debug Configuration，打開調試配置界面以創建新連接：

注意：

雙擊或右鍵點擊上圖左邊欄中箭頭所示的DS-5 Debugger創建新連接；
右鍵點擊任何已有連接并選擇duplication也可以創建新連接；
新連接可以通過上圖中紅圈中的Name項來修改。

在上圖所示Connection選項頁中選擇硬件模型Debug Cortex-A9x4 SMP（ARM vexpress Cortex-A9 4核處理器平臺SMP模式），并修改上圖所示的模型參數：

--data "/usr/local/DS-5_v5.27.1/arm/linux_distribution/kernel_ve@0x80008000" --data "/usr/local/DS-5_v5.27.1/arm/linux_distribution/rtsm_ve-cortex_a9x4.dtb@0x80f00000" -C motherboard.mmc.p_mmc_file="/usr/local/DS-5_v5.27.1/arm/linux_distribution/rootfs.image" -C motherboard.vfs2.mount= -C motherboard.terminal_3.start_telnet=false -C motherboard.terminal_3.mode=raw -C motherboard.pl011_uart3.untimed_fifos=true -C motherboard.terminal_3.start_port=5003 -C motherboard.smsc_91c111.enabled=1 -C motherboard.hostbridge.userNetworking=1 -C motherboard.hostbridge.userNetPorts="8080=8080"

注意：

--data file_path@load_adddress參數用于加載文件到指定的位置；
-C parametr=value用于設定模擬器的參數，模擬器參數可以使用如下命令列舉出來：

/usr/local/DS-5_v5.27.1/bin/FVP_VE_Cortex-A9x4 --list-params

在上圖所示Files選項頁中設置引導程序和Linux內核符號表：

注意：引導程序用于對Linux內核進行基本的初始化，并加載操作系統；此處使用DS-5自帶的32位bootwrapper，僅用于示例代碼。

設置從內核入口地址啟動:

注意：如果源代碼不在工程目錄下，則需要設置源碼搜索路徑。

點擊調試配置界面中的Apply按鈕保存配置；

點擊調試配置界面中的Debug按鈕或者右鍵點擊調試連接名稱選擇Connect to Target開始調試。

注意：第一次運行時，會彈出Confirm Perspective Switch對話框，選擇Yes即可。

3.3 基本調試操作

控制界面：用于resume、puase、step、step over等操作。

命令和命令歷史界面：用于顯示命令流、命令結果、命令執行歷史等。

信息查看界面1：查看和修改寄存器、斷點、變量、函數等。

注意：

寄存器和函數界面中可以使用Ctrl+F喚出搜索框；
寄存器值、變量值、斷點地址、函數名稱等均可右鍵喚出相關菜單，執行反匯編、查看內存、跳轉等操作。

信息查看界面2：查看函數調用棧、函數大綱、事件、內存等，修改內存內容，并可實時顯示當前對應的匯編指令和跳轉到指定的匯編指令等。

源碼跟蹤界面：顯示源碼級實時跟蹤、設置斷點、強制跳轉等。

終端界面：顯示終端和錯誤記錄。

4. 調試自定義Linux內核

此處以64位處理器ARM Cortex-A53處理器為例，給予官方demo進行調整后，對32位Linux內核進行調試。

4.1 編譯bootwrapper

由于自帶的bootwrapper僅支持32位處理器，因此必須自己編譯64位版本。

從kernel.org bootwrapper項目克隆源碼：

git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mark/boot-wrapper-aarch64.git

配置bootwrapper：

cd boot-wrapper-aarch64
./configure --host=aarch64-linux-gnu --with-kernel-dir=~/tmp/linux-32/tmparm --with-dtb=~/tmp/fvp-base-gicv3-psci.dtb --enable-gicv3

注意：

--host用于指定編譯工具;
--with-kernel-dir用于指定內核映像目錄，--with-dtb用于指定DTB文件，從而將這些文件鏈接到中最終的image文件中；
更多配置選項可以通過./configure --help獲取；
模擬器對應的硬件平臺的DTB文件可以從Linaro發行版目錄下載，例如本例所用的DTB文件來自于archive/14.09/openembedded/aarch64/。

編譯

make

4.2 創建調試連接和啟動FVP

基于3.2章節流程，進行如下修改：

Connection選項頁中選擇硬件模型Debug Cortex-A53，并修改上圖所示的模型參數：

注意：-C bp.secure_memory=false用于解決模擬器報錯：

Files選項頁中設置引導程序和符號表：

設置從入口地址啟動和源碼搜索路徑:

4.3 調試32位Linux內核

A53模擬器啟動后工作在64位EL3模式下，不能加載32位符號表：

因此，必須以如下方式加載：

在bootwrapper的模式切換指令處設置斷點：

單步執行進入32位模式后，在命令和命令歷史界面的命令輸入框中手動加載Linux內核的符號表：

注意：

在處理器模式切換后，符號表可能失效，因此需要再次加載符號表;
add-symbol命令用于加載符號表到指定的位置，格式為add-symbol-file filename [offset] [-s section address]...;其中，offset用于指定符號表中鏈接地址的偏移量，具體使用方法參見Help信息中ARM DS-5 Documentation > ARM DS-5 Debugger > Debugger Command Reference > DS-5 Debugger commands > DS-5 Debugger commands listed in alphabetical order章節。

繼續跟蹤源碼：

4. 結語

相對與其他模擬器平臺，例如QEMU，FVP對ARM處理器的支持更為完善和強大，即使需要注冊和30天序列號的限制，仍然不失為研究Linux內核的一款利器。

參考文獻

Debugging a Linux Symmetric Multi-Processing (SMP) Kernel using DS-5
DS-5教程-ARM DS-5配合DSTREAM仿真器調試Linux和Android內核
使用ARM DS-5探究Linux Kernel booting過程

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ARM FVP(固定虚拟平台)Linux内核调试简明手册的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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