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PetaLinux 镜像调试系列:在 Vitis 中调试 ARM 可信固件和 U-boot

yolanda
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BY Stephen MacMahon

注意:本论坛博客所有内容皆来源于Xilinx工程师,如需转载,请写明出处作者及赛灵思论坛链接并发邮件至cncrc@xilinx.com,未经Xilinx及著作权人许可,禁止用作商业用途 


在本篇博文中,我们将探讨如何在 Vitis™ 中调试 Zynq® UltraScale™ 器件启动镜像。这些启动镜像包括 ARM 可信固件 (ATF) 和 U-boot。
本篇博文乃是系列博文中的一篇,此系列博文旨在探讨如何在 Petalinux 镜像中调试各种组件。
您可通过下列链接查看其它各部分:
PetaLinux 镜像调试系列:调试设备树生成器
PetaLinux 镜像调试系列:在 Vitis 中调试 Linux 内核

启动镜像调试是任何定制板启动过程中不可或缺的一环,希望本篇博文能够帮助用户完整完成定制板启动镜像的调试工作。即使您使用的是开发板,本篇博文也将能够提供有关启动镜像在 Zynq UltraScale 器件上的工作方式方面的诸多实用见解。
启动镜像的生成途径多种多样。用户可以使用 PetaLinux/Yocto,或者也可以从 GiT 源代码手动构建镜像。
在本篇博文中,我将演示如何使用 PetaLinux 2020.1 来为 Zynq UltraScale 器件创建启用调试功能的启动镜像。

 

PetaLinux 流程:

我在此次演示中使用的是 ZCU104 板。但其中步骤应适用于所有 Zynq UltraScale 器件。

在 images/Linux 文件夹中提供的 u-boot.elf 不具有在 Vitis 中进行调试所需的符号信息。因此,我们将使用 PetaLinux 内的工作目录下的 u-boot 二进制文件。

并且 PetaLinux 移除了其中间文件以节省磁盘空间,因此我们需要在 PetaLinux 工程中禁用此功能。

下列步骤演示了用户如何获取启用调试功能的 ATF 和 U-boot:

 

petalinux-create -t project --template zynqMP -n linux_image
cd linux_image

 

1.png

注:很遗憾,在 PetaLinux 存在 1 个已知问题,即无法将 debug=1 传递到此处的 makefile。用户可以使用此处所述的变通方法来手动添加该值。

用户还应注意 TMP 目录:

2.png

退出“配置 (Config)”屏幕并单击“Save”以保存。

如上所述,PetaLinux 提供的 u-boot 可执行文件不具有调试所需的符号信息。用户可以通过修改 build/conf 文件夹下的 local.conf 文件来阻止 PetaLinux 移除中间构建文件。

创建任何构建时都会创建 build 文件夹,因此我们可以执行 petalinux-build,随后使用 Ctrl + c 在创建此文件时停止操作。打开 local.conf 文件并注释掉以下行

3.png

现在,只需构建启动镜像并使用 PetaLinux 创建可启动镜像 (BOOT.BIN) 即可。

 

petalinux-build -c bootloader

 

完成构建后,将 u-boot 重命名为 u-boot.elf 并从 tmp 文件夹复制到 images/linux 文件夹中

4.png

下一步,使用 PetaLinux 创建可启动镜像 (BOOT.BIN)

 

cd images/linux
petalinux-package --boot --u-boot

 

作为完整性检查,我们还可测试可执行文件以确认其中包含符号信息:

5.png

 

Vitis 中执行调试:

我发现调试启动镜像最简单的方法是将启动镜像加载到 SD/QSPI 上,并在运行目标上执行调试。 

启动 Vitis 并关闭欢迎屏幕。

创建新的“调试配置 (Debug Configuration)”:

6.png

双击“单应用调试 (Single Application Debug)”:

7.png

将“调试类型 (Debug Type)”设置为“连接到运行目标 (Attach to Running Target)”:

8.png

注:由于我当前使用远程连接,因此还需一并设置远程连接。

选择“应用并调试 (Apply and Debug)”。这样即可打开调试透视图。

您可以看到其中 Cortex A53 正在运行(我们的启动镜像)。

9.png

重定位前的调试:

展开赛灵思软件命令行工具 (XSCT) 窗口。

我们要在其中将符号文件传递给 Cortex A53 #0 以供 ATF 和 U-Boot 使用。

在 XSCT 中使用 memmap 命令设置符号文件:

10.png

然后即可在 ATF 和 U-Boot 中添加中断点。

我将 ATF 中的中断点设置在 bl31_main,将 U-boot 中的中断点设置在 board_init_f:

11.png

如果将板掉电并重新上电,则会在 ATF 中看到中断点被命中。

12.png

随后,用户可以执行恢复 (resume)、单步进入 (step into)、单步跳过 (step over) 等

13.png

用户可以单步执行此处代码。例如,用户可以使用其中的 setup_reloc 功能来查找 uboot 重定位地址(或者使用 bdinfo)。

重定位地址因用户而异,我这里的重定位地址为 0x77DE5000。

重定位后的调试:

uboot 代码将对自身进行重定位,由于我们已映射符号文件存储器,因此,该重定位地址是错误的。

由此导致我们需要传递重定位地址以便调试器能够对此进行补偿:

14.png

让我们使用 board_init_r 功能。

这是重定位后处理功能:

15.png

重定位后,board_init_r 地址将变为 0x77DE5000 + 0x801A880 = 0x7FDFF880。 

如果我在 board_init_r 处添加中断点,即可看到实际地址符合预期:

16.png

如果此时掉电并重新上电,则将命中 ATF 中的中断点,并且此时还会命中重定位后的 U-boot。

17.png