poor man’s JTAG 2012年4月1日 第１9回PF部勉強会

本日の発表内容 ★自己紹介

★お金をあまり掛けずにAndroid Kernelのデバッグ •PCとターゲットボードだけ •安価なJTAGボードを使って

自己紹介 ★東の羊

★twitter @pakuqi

★Blog 電脳羊（http://xiangcai.at.webry.info/）

→Androidが動作するボードの話題が多いです。

BeagleBoard, BeagleBoard xM, PandaBoard, Snowball

★2011年4月からAndroid関連の部署に異動して１年経ちました

今回の発表のきっかけ

PF部の第３回勉強会、通称Init祭りで@tetsu_kobaさんによる 「自社製品デバッガーの説明」がありました。 Initで止めて処理を追っかけたり http://www.yokohama.android-pf.org/study/20101204 いいなーと思いながら、お約束の「でも、お高いんでしょ？」 @tetsu_kobaさんも個人で買うもんじゃないので会社で 買ってもらって下さい orz

その後 Pandaboardに関する調べものをしてた時に、以下の動画を 偶然見つけました。 http://www.youtube.com/watch?v=8wK9q3XqnFY Howto: BeagleBoard and PandaBoard with the TinCanTools Flyswatter (OpenOCD) JTAG Debugger

TinCanTools Flyswatter http://www.tincantools.com/

オーダー オーダーはTinCanToolsのサイトから行います。Registerから必要情報を入力して 登録してからクレジットカードで支払います。

実際のオーダー

下にあるようにFlyswatter2本体(SKU600)が$89、JTAGの20ピンから14ピンへの変換 (SKU620)が$22、送料が$31.90 送料は３つから選べて２番目に早いの（PriorityMail）にしました。１週間くらいで届きました。

安いだけじゃない

オプションの変換コネクタとケーブル 必要だけど最初からBeagleBoardに 対応してる！！

OpenOCDも対応

OpenOCD（後で説明します）も BeagleBoard BeagleBoard-xM PandaBoard 対応！！

Linaro Connect Q4.11 Linaro Connect Q4.11でTinCan Toolsの中の人がデモしてるの発見！！ http://www.youtube.com/watch?v=FhMhH5kEcGw

Android Builders Summit 2012

前回のPF部でABS 2012の資料斜め読みしましたが、以下のプレゼンがありました Using OpenOCD JTAG in Android Kernel Debugging スライド https://events.linuxfoundation.org/images/stories/pdf/lf_abs12_anderson.pdf ビデオ http://video.linux.com/videos/using-openocd-jtag-in-android-kernel-debugging ビデオ(01:51:54)見ましたが ●前振りが長い ●途中で音声が切れてる（@tetsu_kobaさんによるとマイクのトラブルらしいです） ●デバッガーは動かしてるけど、実際にデバッグはしてなさそう

本日の発表 � 大貧民コース（PCとターゲットボードのみ）

� 貧民コース（安価なJTAGボード：Flyswatter2を使用)

� 大富豪コース（対象外） PARTNER-Jet買って下さい(^^;

PCとターゲットのみ ●ハードウエア構成 PCとターゲートボード(PandaBoard)をシリアルケーブルで 　　接続します。

シリアルケーブル

PCとターゲットのみ ●ソフトウエア構成（概略） gdbを使ってデバッグします。ターゲットボードのカーネルにStub (gdbの通信相手）のkgdbを組み込みます。 　　gdbのFrontendとしてDDD(Data Display Debugger)を使います

Kernel Stub

kgdb DDD gdb

gdbのFrontend

PCとターゲットのみ ●ソフトウエア構成（詳細） 先ほどの図ですと、gdbがシリアルケーブルを使うのでPCから 　　Consoleを使った操作や表示が出来なくなります。 　　そのため、間にagent-proxyを入れると両方とも有効に出来ます 　　詳細は以下のようになります

Kernel Stub

kgdb

DDD gdb

Target

Console telnet localhost 4444

target remote localhost:4441

agent-proxy

環境構築の概要 ●カーネル側 kgdb：Linuxカーネル2.2.26から統合されました。 カーネルコンフィグで有効にすれば使えるようになります。(後述） ●PC側 gdb：Androidのprebuiltを使います prebuilt/linux-x86/toolchain/arm-eabi-4.4.3/bin/arm-eabi-gdb DDD(Data Display Debugger)Ver3.3.11 　システム→システム管理→Synapticパッケージマネージャ agent-proxy 　$ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/utils/kernel/kgdb/agent-proxy.git

kgdbの有効化 （１）環境変数設定 export ANDROID_ROOT=$PWD export ARCH=arm export CROSS_COMPILE=$ANDROID_ROOT/prebuilt/linux-x86/toolchain/arm-eabi-4.4.3/bin/arm-eabi- （２）カーネルソース取得 $ mkdir kernel $ cd kernel/ $ git clone https://android.googlesource.com/kernel/omap $ cd omap $ git checkout -b android-omap-panda-3.0 origin/android-omap-panda-3.0 （３）コンフィグファイルの作成 $ make panda_defconfig

kgdbの有効化 （４）kgdbを有効にする $ make menuconfig メニュー画面が表示されるので、「Kernel hackingの中に入る」 Compile the kernel with debug infoを有効 「KGDB： kernel degugger」を有効にしてサブメニューの 「KGDB: user kgdb over the serial console (NEW)」を有効にする

kgdbの有効化 （５）カーネルのビルド $ make uImage modules -j8 （６）カーネルをSDカードにコピー （７）ブートパラメータの追加 ブートローダがカーネルに渡すカーネルパラメータにkgdbocを追加します。 kgdboc=[シリアルデバイスファイル],[ボーレート] という形式で指定します。 PandaBoardだと kgdboc=ttyO2,115200 になります。

PC側の処理 （１）agent-proxyの起動 $ agent-proxy 4440^4441 0 /dev/ttyUSB0,115200 & Agent Proxy 1.95 Started with: 4440^4441 0 /dev/ttyUSB0,115200 Agent Proxy running. pid: 2641 （２）コンソールの表示：TELNETでアクセスするとプロンプトが表示 $ telnet localhost 4440 Trying ::1... Trying 127.0.0.1... Connected to localhost. Escape character is '^]'. root@android:/ # （３）DDD起動 $ ddd --debugger arm-eabi-gdb vmlinuxがあるディレクトリででDDDを起動します。 （４）デバッグイメージの読み込み DDDのGDB Consoleで (gdb) file vmlinux

PC側の処理 （４）ターゲットボードのkgdbへ接続 DDDのGDB Consoleで (gdb) target remote localhost:4441 ※ 通常は(gdb) target remote /dev/ttyUSB0とコンソールを指定して接続しますが、agent-proxyが起動しているので上記のように接続します。 ターゲットに接続すると自動的にターゲット側がkgdbモードに切り替わります。 コンソール上にメッセージが表示されます。

（５）デバッグ例 printkにブレークポイントを張る (gdb) b printk (gdb) c でブレークポイントに止まります。 DDD上で変数の中を見たり、ステップ実行が出来ます

安価なJTAGボードFlyswatter2を使用

●ハードウエア構成 PCとターゲートボード(PandaBoard)をシリアルケーブルと 　　JTAGで接続します。

シリアルケーブル

Flyswatter2

USBケーブル

リボンケーブル １４ピン

実物

JTAG接続：１４ピンJTAG接続：１４ピン

シリアル接続シリアル接続

Flyswatter2Flyswatter2

20ピンから14ピンへ変換20ピンから14ピンへ変換

安価なJTAGボード：Flyswatter2を使用

●ソフトウエア構成（詳細） 先ほどの図と似ています。agent-proxyの代わりにOpenOCD が間に入っています。

Kernel

DDD gdb Target

telnet client

telnet localhost 4444

target remote localhost:3333

OpenOCD Flyswatter2

Console minicom /dev/ttyUSB0

リボンケーブル

シリアルケーブル

config

環境構築の概要 差分のみ示します ●PC側 OpenOCD TinCanToolsのサイトにビルド手順があります。それに従ってやれば構築出来ます。 　詳細はブログを参照ください。

　http://xiangcai.at.webry.info/201203/article_3.html

補足 OpenOCDはデーモンとして起動して特定のポートで接続を受け付けます。 ３３３３：gdb ４４４４：telnet OpenOCD自体への操作はTelnetで接続してコマンドラインで行います。 デバッガ：gdbからの操作をJTAGコマンドに変換してJTAGを通じてデバッグ操作を可能にします。 Flyswatter2はシリアルの口を持っているので、minicomでttyUSB0などに接続すればAndroidのコンソールでの操作や表示が見れます。

デバッグ操作 実際のデバッグ操作です。詳細はブログに書いたのでそちらを参考にして下さい http://xiangcai.at.webry.info/201204/article_1.html ここでは概略を説明します。 （１）Flyswatter2とPandaboardの電源を入れます。 （２）minicomを起動してコンソールを表示させます。 （３）OpenOCDを起動します。 $ sudo ./openocd -f interface/flyswatter2.cfg -f board/ti_pandaboard.cfg OpenOCDを起動するにはJTAGとターゲットボードの情報記載したConfigファイルを指定 する必要がありますが、Flyswatter2, Pandaboardは標準で対応しているのでOpenOCD のインストールディレクトリにあるものを指定します。 起動ログを次ページに示します。 最後にPolling succeeded againと表示されればOKです。

デバッグ操作 Open On-Chip Debugger 0.5.0 (2011-11-13-22:03) Licensed under GNU GPL v2 For bug reports, read http://openocd.berlios.de/doc/doxygen/bugs.html Info : only one transport option; autoselect 'jtag' 15000 kHz RCLK - adaptive Using dbgbase = 0x80000000 force hard breakpoints trst_only separate trst_push_pull Info : max TCK change to: 30000 kHz Info : RCLK (adaptive clock speed) Info : JTAG tap: omap4430.jrc tap/device found: 0x3b95c02f (mfg: 0x017, part: 0xb95c, ver: 0x3) Info : JTAG tap: omap4430.dap enabled Polling target failed, GDB will be halted. Polling again in 100ms Polling target failed, GDB will be halted. Polling again in 300ms Info : JTAG tap: omap4430.m30_dap enabled Polling target failed, GDB will be halted. Polling again in 700ms Info : JTAG tap: omap4430.m31_dap enabled Info : omap4430.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints Info : omap4430.m30: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints Info : omap4430.m31: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints Polling succeeded again

デバッグ操作 （４）TelnetでOpenOCDに接続します。コマンドプロンプト”>”で入力出来ます。 $ telnet localhost 4444 Trying ::1... Trying 127.0.0.1... Connected to localhost. Escape character is '^]'. Open On-Chip Debugger > （５）Telnet上でコマンド「halt」を実行します。 > halt target state: halted target halted in ARM state due to debug-request, current mode: Supervisor cpsr: 0x200000d3 pc: 0xc00637f0 MMU: enabled, D-Cache: enabled, I-Cache: enabled

デバッグ操作 （６）DDDの実行 $ ddd --debugger arm-eabi-gdb GDB Consoleでコマンドを実行 (gdb) file vmlinux (gdb) target remote localhost:3333 →接続先はOpenOCDです。 （７）デバッガでのブレークポイント設定 (gdb) b sys_mkdir DDDの画面を次ページに示します。

デバッグ操作

デバッグ操作 （８）Telnet上でコマンド「resume」を実行します。 > resume （９）DDDのGDB Consoleで「c」を実行します。 (10)コンソールで$ mkdir tmpを実行します。 （１３）DDDのブレークポイントに止まります。 pathnameとして“tmp”が表示されています。 →次のページ参照 変数の内容を見たり、ステップ実行などが出来ます。

デバッグ操作

まとめ

※Kernelデバッグって大変そう ※高価な機材が必要 みたいなイメージがあるかと思いますが、比較的安価で気軽に出来ることが分かりました。 デバッグ以外にも学習のために実際に動かしてブレークポイントを張ってステップ実行しながら、想定通りに動いていることが確認できるとカーネルへの理解が深まると思います。

今後の予定 ★OpenOCD、JTAGの使い方に習熟する 今は何となく使ってる感じなので ★デバイスドライバー組み込んでデバッグ まずはHello Worldレベルのものをカーネルに組み込んでデバッグ出来るか 事前に調べた感じでは、ごにょごにょしないといけないらしい ★Insight、Eclipseを使ったデバッグ 今回はgdbのFrontendとしてDDDを使いました。 GUIなデバッグ環境としてInsightというものがありますが、コンパイルでエラーになってまだ構築できていないので続きを また、DDDもInsightも開発が止まっているっぽいので、Eclipse上で操作が出来ると良いかなと（こっちはこれから調べます）

参考情報

●電脳羊 http://xiangcai.at.webry.info/201203/article_1.html http://xiangcai.at.webry.info/201203/article_2.html http://xiangcai.at.webry.info/201203/article_3.html http://xiangcai.at.webry.info/201203/article_4.html http://xiangcai.at.webry.info/201204/article_1.html ●@IT MONOist 実践しながら学ぶ Android USBガジェットの仕組み（1）： http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1107/22/news001.html ●TinCanTools http://www.tincantools.com/wiki/Flyswatter2 http://www.tincantools.com/wiki/Flyswatter2_Pandaboard_How_To http://www.tincantools.com/wiki/GDB_Debugger