基于ARM的Linux驱动调试技术研究

ｇ Ｃｈｅｎ Ｃａｉ Ｗ ｅｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２３４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｗ ｈｅｎ ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ Ｌｉｎｕｘ ｄｒｉｖｅｒ ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｏｎ ＡＲＭ ，ｉｔ ｉｓ ｎｅｅｄｅｄ ｔｏ ｍｏｄｉｆｙ，ｄｅｌｅｔｅ ｏｒ ａｄｄ Ｌｉｎｕｘ ｋｅｍｅｌ ｃｏｄｅｓ，ｂｕｔ ｗｈｉｃｈ ｍａｙ
关 键 词 Ｌｉｎｕｘ 调 试 ｐｒｏｃ文件 系统 系统 时钟 中断
中图 分 类 号 ＴＰ３１４
文 献 标 识 码 Ａ
ＤＯＩ：１０，３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－３８６ｘ．２０１６．０３．０５４
ＲＥＳＥＡＲＣＨ ｏＮ ＡＲＭ ．ＢＡＳＥＤ ＬＩＮＵＸ ＤＲＩＶＥＲ ＤＥＢＵＧＧＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬｏＧＹ
ｒｅｓｕｈ ｉｎ ｍａｎｙ ｕｎｅｘｐｅｃｔｅｄ ｅｉＴｏｒｓ ａｔ ｒｕｎｔｉｍｅ．Ａｔ ｔｈｉｓ ｔｉｍｅ ｔｏ ｄｅｂｕｇ ｃｏｄｅｓ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｆ ｉｎｄ ｔｈｅ ｃａｕｓｅ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ａｒｅ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ． Ｆｏｒ
ｔｈｉｓ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｗｅ ｐｒｏｐｏｓｅ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｔｗｏ ｎｅｗ ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ． Ｔｈｅ ｆ ｉｒｓｔ ｏｎｅ ｉｓ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ａ ｐｒ ｉｎｔｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｔｏ ｓｔｏｒｅ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ
ｐｒ ｉｎｔ ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｂｕｆｆｅｒ ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ，ａｎｄ ｔｏ ｏｕｔｐｕｔ ｉｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅｌｐ ｏｆ ｐｒｏｅ ｆ ｉｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ．
Ｉｔ ａｃｈｉｅｖｅｓ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎａ ｌ
ｐｒ ｉｎｔ ｉｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｉｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｍ ｅｌ ｉｔｓｅｌｆ，ａｎｄ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｓｅａｒｃｈ ｍｏｒｅ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ． Ｔ ｈ ｅ ｓｅｃｏｎｄ ｏｎｅ ｉｓ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ
如今 ，以 ＡＲＭ为核心处 理器 ，搭载 Ｌｉｎｕｘ操作 系统 的嵌 入 式产 品越来越 多 ，应用场景越来 越广泛 … 。但 由于硬件平 台 的
多样性 ，并没有一套 通用 的 Ｌｉｎｕｘ操作 系统 。开 发相应 的嵌 入 式产品时 ，需要 工程 师根据 硬件 平 台外 围设 备 的特性 对 Ｌｉｎｕｘ 内核源码进行增 减。这样 一个 移植过 程 中会 出现各 种各 样 的 ｂｕｇ，此时就需要开发者运用各种调试手段去找到出错 的地方和原 因。本文基于 Ｌｉｎｕｘ＋ＡＲＭ 的实验平 台（Ｌｉｎｕｘ选取 ２．６．３１．１４的 版 本 ；ＡＲＭ 架 构 芯 片 采 用 三 星 公 司 的 ｓ３ｃ２４４０；ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ采 用 Ｕ—ｂｏｏｔ，根文件系统用 Ｂｕｓｙｂｏｘ创建 ），提 出并实现两 种新 的 驱动调试技术 。文中涉及到的交 叉开发方 面的知识 不作详述 。
Ｋ ｅｙｗｏｒｄｓ Ｌｉｎｕｘ Ｄｅｂｕｇ Ｐｒｏｃ ｆ ｉｌｅ ｓｙｓｔｅｍ Ｓｙｓｔｅｍ ｃｌｏｃｋ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ
０ 引 言
符 串 ，最后调用 ｔｒｙ—ｗｒｉｔｅ向终 端进 行信 息 的显示 。执 行 ｄｍｅｓｇ 命令 ，就可把缓 冲区里 面 的打印信 息重 新显 示在硬 件终 端 上。
摘 要 在 ＡＲＭ 上进行 Ｌｉｎｕｘ驱动移植时 ，要对 Ｌｉｎｕｘ内核代 码进行修 改、删减 或添加 ，但 这样做在运行 时可能会遇 到很 多意 想 不到 的错误 ，这 时就 需要去调试代码 以找到 出错的原 因和位置。针对这 一需要 ，提 出并实现 两种新 的调试技 术：第 一种 构造 一个 打 印函数 ，把添加 的打印信 息单独存储 ，然后借 助 ｐｒｏｃ文件 系统将其输 出，实现 了外加打 印信息 与 内核 自身 打 印信 息的分 离，使查 找 更加方便 ；其次利 用系统时钟中断永 不停 息的特性确定 系统僵死 的位置。通过 实验 表 明，该 技术能 快速 有效地找到死循 环的位置 ， 省 去 了大量 查 找 和 分 析 代 码 的工 作 。
ｄｍｅｓｇ命令的实质是打开／ｐｒｏｃ／ｋｍｓｇ文件 。 Ｌｉｎｕｘ内核源码多用 ｐｒｉｎｔｋ（）打印信息 ，而开发人员在 调试
驱动时也常常会 用 ｐｒｉｎｔｋ（）添加调试 信息 。当开 发者 想 回头查 看 自己添 加 的 打 印信 息 时 ，用 简单 的 ｃａｔ命令 去 打 开 ／ｐｒｏｃ／ ｋｍｓｇ文件 即可 。但此 时显示 的是与 内核 打印信息 混杂 在一起 的结果 ，查找起来 很不 方便 。ｃａｔ命令 的原 理是先 执行 ｏｐｅｎ系 统 调 用 打 开 某 个 文 件 ，然 后 再 在 一 个 ｗｈｉｌｅ（）里 用 ｒｅａｄ系 统 调 用 循 环 地 读 取 该 文 件 里 面 的 内 容 ，然 后 把 内 容 显 示 到 硬 件 输 出 端 。ｅａｔ命令 的机制 原理不是本文 的重点 ，这里只是简单介 绍一 下 ，便于后面代码 的理解 。
ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅａｄ ｂｙ ｍａｋｉｎｇ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｃｅａｓｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｃｌｏｃｋ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ． Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆ ｉｎｄｓ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｄｌｅｓｓ ｌｏｏｐ ｑｕｉｃｋｌｙ，ａｎｄ ｓａｖｅｓ ａ １ａ唱ｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃｏｄｅ ｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｏｒｋ．
第 ３３卷 第 ３期 ２０１６年 ３月
计 算机 应用 与软件
Ｃ６ｍ ｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｓｏｆｔｗａｒｅ
Ｖ０１．３３ Ｎｏ．３ Ｍ ａｒ．２０１６
基 于 ＡＲＭ 的 Ｌｉｎｕｘ驱 动 调 试 技 术 研 究
巩 琛 蔡 文
（上海师范大学信息与机电工程学 院 上海 ２００２３４）