GNU Debugger（GDB）使用教程

一、GDB介绍

1、什么是GDB

（1）GDB是GNU项目的开源、源代码级命令行调试器，可控制程序的启动、暂停和终止，并在程序暂停时查看内部变量、寄存器、调用栈等运行现场，供开发者定位代码问题。

（2）GDB支持绝大多数主流UNIX、Windows、macOS操作系统；嵌入式开发使用对应架构的交叉版GDB（如ARM Cortex-M系列arm-none-eabi-gdb）。

（3）GDB支持四类调试操作：

①加载/启动目标程序，配置运行参数、环境变量，控制程序执行流程。

②设置代码断点和观察点，满足特定触发条件时自动暂停程序。

③程序主动暂停、断点命中或异常崩溃后，查看寄存器、变量、函数调用栈，还原现场。

④运行时临时修改内存、寄存器变量的值，用于验证问题修复逻辑（修改仅调试期间生效，不改动原始可执行文件或固件）。

（4）GDB支持的编程语言：C/C++、Go、Rust、Fortran、Assembly（汇编语言）等。

2、嵌入式远程调试架构

（1）被调试的目标程序分三类运行场景：

①本地调试：GDB直接控制和调试同一台机器上的进程。

②远程调试：GDB通过串口/TCP连接到远程目标上的GDB Server，调试远程程序。

③嵌入式/模拟器调试：GDB连接到OpenOCD/QEMU等，间接调试裸机固件或模拟器里的系统。

（2）下图所示的是嵌入式远程调试架构。

①Host主机层：

主机层一般是电脑主机；IDE/DDD/GDBGUI是图形调试前端，比如VSCode、CubeIDE、可视化GDB工具；GDB是核心调试客户端，主要用于下发端点、读写内存等调试指令；OpenOCD是GDB远程服务端，适配ST-Link/J-Link等调试器，把GDB指令转为SWD/JTAG硬件时序

②HW probe硬件探针层：

硬件探针层主要是硬件调试转换器，比如ST-Link，USB口连接电脑，SWD/JTAG排线连接单片机，负责电信号转换

③Target目标设备层：

在嵌入式中，被调试的目标是开发板/芯片，图中所示的是两种架构，相应的，有两种完成独立的远程调试链路

右侧链路是Cortex-M单片机主流方案，调试员在PC端图形调试界面操作，界面后端将操作指令转给GDB，GDB通过TCP连接OpenOCD（默认3333端口），向其下发调试命令，然后OpenOCD驱动ST-Link硬件，把指令转换成SWD/JTAG电平时序，通过SWD/JTAG直接与Cortex-M4的调试接口通信，实现读写寄存器、烧 Flash、启停程序

左侧链路是Cortex-A Linux MPU方案，调试员在PC端图形调试界面操作，界面后端将操作指令转给GDB，GDB通过网口TCP远程连接开发板上运行的gdbserver，gdbserver是Linux端轻量代理，接管A7内核上被调试的应用程序