树莓派JTAG详细使用笔记

1.说明
2.环境准备

2.1 硬件连接
2.2 准备软件

3.总结

1.说明

有的时候，在调试代码的时候，往往会借助一些硬件调试工具，JTAG就是很好的调试工具。下面来详细介绍一下如何在树莓派上使用JTAG进行调试。

本文主要在树莓派4上实现jlink调试功能。通过jlink+openocd调试树莓派4。之后就可以通过gdb指令调试树莓派4的程序了。

工欲善其事,必先利其器，有了更好的工具，让开发的程序变得更加稳定，同时也在后期对程序进行定位分析的时候，也能很容易的进行程序的跟踪。

下面来详细描述一下环境搭建与使用。

2.环境准备

对于gdb的使用，建议在Ubuntu上进行，这样支持的更加友好。所以本次实验的软件部分主要是在Ubuntu上进行环境搭建与开发。

2.1 硬件连接

树莓派的40pin引脚上其实是有jtag接口的，所以不用飞线，只需要杜邦线就可以实现线路连接。

基本的引脚定义如下：

管脚名字	gpio功能ALT4
GPIO22	ARM_TRST
GPIO24	ARM_TDO
GPIO25	ARM_TCK
GPIO26	ARM_TDI
GPIO27	ARM_TMS

为了更加方便的看清线路的连接，图片标识如下

其引脚的定义如下：

实物连接可以看下面的图片：

其中树莓派接入一个jlink调试器。

放大后的引脚图如下：

线路连接完成后，可以进行后续操作。

2.2 准备软件

安装JLinkOB

首先必须安装JLinkOB驱动。

因为是在Ubuntu上搭建环境，所以可以进行图中下载，然后安装

sudo dpkg -i JLink_Linux_V672c_x86_64.deb

看到如下的图片则成功

验证是否安装成功，可以输入：

sudo JLinkExe

看到如下信息表示成功

「安装openocd」

对于openocd的安装，要支持树莓派4，则可以到如下的链接去下载

https://github.com/xpack-dev-tools/openocd-xpack/releases/download/v0.10.0-13/xpack-openocd-0.10.0-13-linux-x64.tgz

对于Windows上的openocd，下载地址

https://gnutoolchains.com/arm-eabi/openocd/

如果从其他渠道下载，后期调试时，可能会遇到如下的错误：

raspi4.cfg:15: Error: invalid command name "dap"

可以通过对脚本的配置实现。其树莓派4的脚本可以在百度网盘中找到。

执行

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

可以实现openocd通过jlink的连接到树莓派4上。

让程序halt

为了让树莓派程序在启动的时候停下来，然后手动通过openocd加载固件到内存，可以进行如下操作：

看下面github中的实现

https://github.com/metebalci/baremetal-rpi/blob/master/01-infinite-loop/infloop.s

只有一段代码

l: b l

在不断执行循环程序。

而后修改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表示可执行的程序，这里替换成自己的程序就可以运行正常的程序了。

开启调试

「第一步：存放文件」

将启动固件放到sd卡中。

将相关的文件放入，可以在我的网盘下进行下载：

https://pan.baidu.com/s/1F5toHNpt20tfVsmhzspw6Q

提取码：iq7m

将SD卡插入，插上电源，系统进入等待JTAG连接的模式。

「第二步：连接openocd」

通过下面的指令脚本进行连接

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

连接完成可以看到打印信息如下：

主要注意的是三个端口的连接，这里控制openocd采用telnet，连接gdb的端口采用3333。

「第三步：通过telnet加载固件」

此时需要通过telnet去load内存镜像到内存中。

本次实验采用的是rt-thread的raspi4的系统进行调试。

https://github.com/RT-Thread/rt-thread/tree/master/bsp/raspberry-pi/raspi4

编译完成生成rtthread.bin和rtthread.elf可以看到如下图所示

然后就可以进行相关的调试了。

启动telnet

telnet localhost 4444

加载固件

halt
load_image /home/bigmagic/work/rt-thread2/bsp/raspberry-pi/raspi4/rtthread.bin 0x80000

表示将rtthread.bin固件加载到树莓派4的0x80000地址处。

然后输入

step 0x80000

表示从入口地址0x80000执行程序。

「第四步：启动gdb调试」

在另外的一个控制台输入

aarch64-elf-gdb

接着输入

target remote localhost:3333
file rtthread.elf

此时程序就可以在入口函数处停留了。

「第五步：查看寄存器与代码」

输入layout src可以展开代码

输入layout reg可以查看寄存器

输入layout split可以展开汇编

然后就可以按照gdb的方式进行调试了。

比如我们设置断点为entry

break entry
c

然后就可以看到停到断点处了

这样调试程序起来就非常方便了。

3.总结

上述介绍了树莓派4上用jlink与openocd调试程序的过程。工欲善其事，必先利其器。

拥有好的分析代码手段，将很容易的进行代码定位与质量分析。在关键的时候，能够发挥出巨大的作用，特别在对复杂代码的逻辑分析上，也能很好的定位。