U-Boot 之二 详解使用 eclipse + J-Link 进行编译及在线调试
??在上一篇博文 U-Boot 之一 零基礎編譯 U-Boot 過程詳解 及 編譯后的使用說明 中，最后使用階段遇到了一些錯誤，然后發現不能調試（靠打印信息）實在是難受，就開始摸索如何調試 U-Boot，于是就有了這篇博文。
??找了一下網上現有的資料，直接使用 GDB 命令行調試是一個選擇，但是明顯效率不高。于是開始探索直接使用 eclipse 對 U-Boot 進行編譯及調試。發現網上有不少說明文章，但大多數都太老舊了，因此我決定重新整理一篇，使用的當前最新的工具環境如下：
下載安裝 eclipse
??首先從官網下載最新的針對嵌入式 C/C++ 的 tar 包（現在 eclipse 針對不同開發環境提供了不同的包，我記得之前并沒有分開）：Eclipse IDE for Embedded C/C++ Developers，地址：https://www.eclipse.org/downloads/packages/release/2021-12/r/eclipse-ide-embedded-cc-developers，然后進行安裝（解壓）：
解壓之后，我們在 /opt/eclipse/eclipse 目錄（我這里先建立了 eclipse 文件夾導致多了一級，大家可以直接解壓到 /opt）下直接雙擊運行 eclipse 程序即可。這里我們直接下載嵌入式專用的版本，主要是出于以下幾點：
進一步，我們可以選擇建立一個 eclipse 的快捷方式，方便后續啟動：
附 tar 命令：
# 壓縮tar -czvf ***.tar.gztar -cjvf ***.tar.bz2# 解壓縮tar -xzvf ***.tar.gztar -xjvf ***.tar.bz2# 參數 -c ：建立一個壓縮檔案的參數指令(create 的意思)； -x ：解開一個壓縮檔案的參數指令！ -t ：查看 tarfile 里面的檔案！特別注意，在參數的下達中， c/x/t 僅能存在一個！不可同時存在！因為不可能同時壓縮與解壓縮。 -z ：是否同時具有 gzip 的屬性，亦即是否需要用 gzip 壓縮 -j ：是否同時具有 bzip2 的屬性，亦即是否需要用 bzip2 壓縮 -v ：壓縮的過程中顯示檔案！這個常用，但不建議用在背景執行過程！ -f ：使用檔名。注意，在 f 之后要立即接檔名，不要再加參數！例如使用『 tar -zcvfP tfile sfile 』就是錯誤的寫法，要寫成『 tar -zcvPf tfile sfile 』才對！ -p ：使用原檔案的原來屬性（屬性不會依據使用者而變） -P ：可以使用絕對路徑來壓縮！ -N ：比后面接的日期(yyyy/mm/dd)還要新的才會被打包進新建的檔案中！下載安裝 J-Link 驅動
??這個就相當簡單了，SEGGER 提供了安裝包，直接從 https://www.segger.com/downloads/J-Link/ 下載對應的的 linux 的安裝包（例如我的 Ubuntu 對應 64-bit DEB Installer），然后雙擊安裝就可以了。安裝之后默認位置是 ./opt/SEGGER 目錄下。
里面的可執行程序都沒有對應的桌面圖標，運行后在左側的工具欄上也是黑乎乎的。使用時直接使用命令行或者到目錄下雙擊對應的可執行程序即可。
配置 eclipse
??eclipse 的配置分為全局、工作區、項目，優先級前者最低后者最高（后者會覆蓋前者）。對于一些通用的配置（例如我們安裝的 J-Link 驅動，無論工作區還是項目，應該都用一個），eclipse 推薦直接在全局或者工作區中配置，項目直接繼承使用全局或工作區的配置就可以了。 啟動 eclipse 會提示選擇工作區，默認可以選擇不再提示。
啟動之后，直接 菜單 --> Window --> Preferences 打開配置界面，我們主要是配置更改 MCU 這個目錄（這個好像是由于我們用的嵌入式版 eclipse 自帶了 CDT 插件才有這個）下的內容，其他的配置項則根據自己的需要自行修改即可。具體如下：
我這里僅僅配置了編譯工具鏈和 J-Link 的安裝位置。之所以這里選擇對全局配置項進行配置，主要還是方便在后續建立項目之后，項目自動繼承這些配置，方便減少很多操作。
??這里再次說明，由于我們選擇的是嵌入式專用的 eclipse（Eclipse IDE for Embedded C/C++ Developers ），因此，我們不需要安裝 CDT 插件等操作。否則光是配置 eclipse 內容就挺多！
安裝 CMSIS-Packs
??CMSIS Pack 是 ARM 為 Cortex-M 核定義的一個規范，是一種有效的封裝技術，目前支持近 9000 種不同的微控制器。它們為軟件組件、設備參數和評估板支持提供了一種交付機制。軟件包（文件集合）包括：
- 源代碼、頭文件和軟件庫
- 文檔和源代碼模板
- 設備參數以及啟動代碼和編程算法
- 示例工程
??用過 MDK-ARM（Keil）的應該很熟悉，這個東西不僅可以在 MDK-ARM（Keil）中使用，現在 eclipse、IAR 都集成了 CMSIS Pack，通過 CMSIS Pack 我們可以在線安裝一些芯片的包。
?? 這里我們之所以安裝 CMSIS Pack（確切的說是安裝 CMSIS Pack 中提供的芯片的包），是因為從中我們可以獲取到芯片的 SVD 文件，而 SVD 文件中記錄了芯片中各種外設的寄存器，在調試時非常有用！如果不使用 SVD 文件，調試器將無法獲取芯片中外設的寄存器，只能顯示 ARM 核中的幾個寄存器。
?? eclipse 中安裝非常簡單，但是由于訪問的是國外的服務器，速度相當慢（那些包都挺大的），而且經常出現某些芯片下載不下來報錯。如果出現報錯直接選擇忽略即可。具體操作如下圖所示：
??CMSIS Pack 的安裝位置可以在 菜單--> Window-->Preferences --> C/C++ --> MCU Packages 下找到及更改。查看其中的內容，其實就是 Keil 中的那一套東西，因此一種變通的方法是將下載好的內容直接放到上面的目錄中即可。SVD 文件就位于 CMSIS-Packs\Keil\STM32F7xx_DFP\2.14.1\CMSIS\SVD 目錄下。
注意，上面的這個目錄應該是個隱藏文件夾！
編譯 U-Boot
新建項目
??準備好以上環境及工具之后，就可以直接建立項目了，對于 U-Boot ，我們選擇 Makefile Project with Existing Code。我這里把步驟盡量把步驟合并到一張圖，以節約篇幅。具體步驟如下圖所示：
??其中，我們選擇的編譯工具鏈是 Arm Cross GCC。這里的選擇主要是讓 eclipse 能夠主動使用適合我們的一些配置。如果選擇其他的，后續也可以再次進行更改（步驟會多一些）。
注意，如果選擇在配置章節說的已經在配置了全局或者工作區，下面有些配置其實可以不用更改。我這里就以沒有配置來進行演示（覆蓋全局配置），對于全局配置有影響的地方單獨說明一下。
??點擊 Finish 之后，默認在選擇的源代碼目錄下新建兩個（隱藏）文件：.cproject 和 .project，這兩個就是 eclipse 記錄的項目配置信息文件（我之前以為會和 Windows 上的一些軟件（例如 vs）似得放到選擇的工作區目錄下，要不然我選擇工作區干啥！）。
項目配置
??點擊右鍵菜單最下面的 Properties （也可以通過 菜單 --> Project --> Properties）之后，就打開了項目的配置頁面，接下來就是更改一些項目專用的配置了。下面我們一步步說明需要做哪些更改：
新增環境變量。具體操作如下圖所示：
環境變量下原有的兩個 CMD、PWD 我們不用管它（PATH 變量默認也應該有，不知為何我這里沒有）。我們最終需要新增三個環境變量 ARCH、CROSS_COMPILE、PATH（如果沒有的話），其中， ARCH 和 CROSS_COMPILE 就是我們使用命令行編譯時指定的。PATH 主要是告訴 eclipse 我們是用的工具的位置。
??這里需要特殊注意 PATH 的值。我們需要先通過上面的 Variables 找到系統 PATH 變量，然后點擊 OK，此時，eclipse 就會導入系統環境變量的值。我們需要編輯它，在其中添加我們自己的編譯工具鏈位置（我這里是 /usr/share/gcc-arm-none-eabi-10.3.2021.10/bin，注意，bin 目錄不止一個），否則在編譯時會提示找不到相關工具。注意，如果在上面說的全局設置中已經添加了編譯器的路徑，這里不用再次添加。 最終添加后如下所示：
我們添加的編譯器路徑用于讓 eclipse 找到編譯器，其他原有的系統環境變量可以讓 eclipse 找到 make 程序。此外，最下面的 Append xxx 這句不要去掉。
更改我們使用的編譯工具鏈以及選擇使用的芯片。
如果沒有配置全局編譯器路徑，這里必須單獨配置；如果設置了這里就會自動讀取全局設置的編譯工具鏈，查看一下是否正確即可。如果這里選擇了芯片，在調試的時候會省略一些配置。
[可選] 不使用 CDT 內建的編譯工具鏈的相關設置（因為我們更換了編譯工具鏈），注意，這里不更換也沒啥問題！
新增我們自己的編譯工具鏈的頭文件路徑。每一個編譯工具鏈下都會有 include 文件夾用來存放編譯器使用的各種頭文件。需要注意的是， include 可能會有好幾個，最好都添加上。如果在全局中配置了編譯器路徑，eclipse 就會自動識別指定的編譯工具的相關頭文件，這里就可以不用設置。
[可選] 開啟并行編譯。就是指定 make -jn 參數（n 根據處理器來定） 。eclipse 配置如下：
[可選] 增加 make stm32f769-disco_defconfig步驟。完整的構建 U-Boot 的步驟中，第一步是生成 .config 文件，而后是 make menuconfig，最后才是 make。如果不添加到 eclipse ，則需要先用命令行執行以上步驟，否則 eclipse 會提示錯誤。
具體添加如下：
之后，我們就可以在 菜單 --> Project --> Build Targets --> Build 中直接點擊上面的配置，執行這一步了。
[可選] 修改 make clean。默認情況下，我們執行 Clean 時，使用是 make clean，而我們編譯 U-Boot 一般使用 make distclean。這個是 eclipse 默認的設置，我們可以通過如下位置進行修改：
此外，還可以參考第 6 步中新建一個 Build Targets，只是使用起來沒有上面這個方式簡單。我第 6 步的圖示中已經建立好了！
編譯
經過以上步驟，完整的 U-Boot 編譯環境就搭建好了，接下來就可以在 eclipse 中構建 U-Boot 了。
調試 U-Boot
J-Link 連接開發板
??調試之前肯定是先把 J-Link 連接到開發板（開發板上有個 20 針腳的 JTAG/SWD 調試接口），確保連接正確。測試連接具體可以使用我們安裝的 J-Link 驅動里相應的工具：JFlashExe，新建一個 STM32F769 芯片的項目，然后連接一下：
提示 Connected successfully 即可。
eclipse 調試相關配置
??連接沒有問題之后，接下來就是配置 eclipse 了：菜單 --> Run --> Debug Configuration...，總的來說配置并不麻煩，我這里使用是 J-Link，因此，選擇 GDB SEGGER J-link Debugging，然后點擊上面的新建圖標（或者直接雙擊 GDB SEGGER J-link Debugging）就會出現一個新的配置，具體步驟如下圖所示：
??需要注意的就是選擇 C/C++ Application 這一項，我們需要從眾多執行程序中選擇出我們最終需要 u-boot（這個是最終編譯出的帶調試信息的，不是 u-boot.bin。具體見博文U-Boot 之三 U-Boot 源碼文件解析及移植過程詳解）。接下來就是配置界面中剩下的Debugger、Startup、Source、Common、SVD Path 這 5 個 Tab 頁面內容，下面我直接上圖來說明每個頁面需要的配置：
如果已經在全局配置中設置了J-Link 的路徑，這里默認是會自動讀取全局的配置的 J-Link，不用更改也可以。當然這里再選擇一下肯定沒有問題。芯片類型如果在構建時選擇了芯片，這里也會自動填上選擇的芯片。還有就是 Startup --> Setbreakpoint at: 這個默認是 mian，但是 U-Boot 默認沒有 main，這里根據實際情況選擇。直接 reset，簡單粗暴！還有可以使用 _main。
如果按照前面說的安裝了 CMSIS-Packs，那么這里就可以找到對應芯片的 SVD 文件，選擇 SVD 文件之后，我們在調試時就可以查看外設寄存器的值，否則將無法查看！如下圖所示：
??注意，eclipse 寄存器分為兩部分：Registers 窗口中是 ARM Cortex 核的寄存器（例如，R0、PC），Peripherals 下面就是我們的 SVD 文件中描述的外設寄存器。
U-Boot 調試修改
開啟調試選項
??默認情況下，U-Boot 的編譯已經進行了優化，且默認并不開啟調試的，因此我們需要更改一下 U-Boot 的配置。第一個是需要取消 General Setup --> Optimise for size，在一個就是開啟 General Setup --> Configure standard U-Boot features (expert users) -> enable debug information for tools，具體如下圖所示：
??這里需要注意，如果使用 make distclean 會清理所有文件，這就會導致以上的配置被清理！所以除非必要，否則還是使用 make clean 好一些。目前來看 make menuconfig 這一步還是需要在終端中執行。
??警告：目前我在測試中發現，去掉 General Setup --> Optimise for size 可能導致程序無法運行，暫時沒找到解決方法！我目前是在僅開啟了 General Setup --> Configure standard U-Boot features (expert users) -> enable debug information for tools 的情況進行調試的。就是偶爾會出現斷點位置不正確，不影響正常調試！
??這里有個比較嚴重的問題，去掉 General Setup --> Optimise for size 之后，會導致程序變大，從而原來默認的 SPL 的大小（0x8000）不能容納實際 SPL 大小，進一步導致了 U-Boot 無法啟動。因此，這里我們必須要修改 U-Boot 的基地址。目前，有如下地方需要修改（圖里面的 stm32f769-eval 是我移植的，上文暫時還沒有更換）：
修改設備樹配置
??接下來還有個問題：在啟動調試之后，調試的程序在調試時只能執行一部分代碼，此后就會失敗，而且如果不調試想要直接運行是無法直接啟動！具體現象如下圖所示：
根本原因是由于調試的程序有沒有設備樹！默認情況下，U-Boot 的可執行程序是 bin 后拼接上 dtb 組成的，而我們調試的程序只有 bin，沒有 dtb！解決方法如下有如下兩種：
- 將設備樹直接編譯進 U-Boot 的 bin 文件中，而不是將 設備樹單獨出來！U-Boot 本身就有這方面的配置，具體如下：
如果執行過 make distclean 那么每次都需要重新配置上面的選項。 - 在 eclipse 中指定設備樹地址。如果使用的是 U-Boot 默認的分離設備樹模式，那么在編譯成功之后，會在源碼的根目錄下生成 u-boot.dtb ，這個就是設備數編譯之后的文件，而我們可執行程序的結束地址可以從源碼的根目錄下的 u-boot.map 文件中的 __end 符號找到。
有了 u-boot.dtb 和 __end 之后，我們就可以在 eclipse 中通過命令來解決：
如果 U-Boot 的可執行程序大小有變化，每次都需要更改這里！而且在剛開始啟動調試時，eclipse 會報一個錯誤，稍等一會即可正常進入調試。
??經過以上兩種方法的任意一種，再次啟動調試時，就可以正常執行 board_inti_f 這個函數了！注意，由于這個函數里包含很多接口，執行速度可能有些慢！
重定位配置
??接下來的問題就是內存重定位，U-Boot 中存在一段內存重定位的代碼，重定位之后將導致調試失敗！這主要是因為，在重定位之后，eclipse 正確加載符號表中的各符號。
??目前，我還沒有找到比較好的解決方法，官網推薦的方法是 使用 gdb 命令行來手動加載符號表 。命令非常簡單：add-symbol-file u-boot 重定位后的地址。重定位后的地址就位于 gd 中的成員變量 unsigned long relocaddr; 中。
調試
??經過上面的配置之后，我們就可以使用 eclipse 對 U-Boot 進行調試了。這里需要注意的是，我們調試的如果是 U-Boot 本身，需要現將 SPL 燒寫好，當然我們也可以調試 SPL。啟動調試如下圖所示：
參考
總結
以上是生活随笔為你收集整理的U-Boot 之二 详解使用 eclipse + J-Link 进行编译及在线调试的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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