GDB Remote Serial Protocol —— RSP协议解析

简介

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      https://tatsuo.medium.com/implement-gdb-remote-debug-protocol-stub-from-scratch-3-e87a697ca48c

 

      GDB Remote Serial Protocol——GDB的标准远程通信协议。

       当你已经熟悉你的处理器是如何处理断点和其他异常时，再了解一点基本的远程穿行通信协议的知识，你就可以在你的嵌入式平台上实现与主机GDB的通信。（即远程调试）

   

协议定义

        GDB RemoteSerial Protocol（RSP）是一种简单的，通过串口线、网络等至少支持半双工通信的媒介进行ASCII消息传输的协议。

        RSP包以$符号作为数据包的开始，后跟一个或多个用于组成要发送的消息的ASCII字节，并以#作为数据包的结束。再#后，还有两个16进制的ASCII字符作为要发送的消息的校验和。一个完整的RSP协议数据包如下：

$m4015bc,2#5a

        消息的接收方会立即返回‘+’表示正确接收数据，或‘-’表示没有正确接收数据。当返回‘-’时，GDB会将错误码返回给用户，并无条件挂起GDB进程。

目标机按接收到的指令次序，依次将信息输出在GDB的console中。除非GDB进程中有其他的命令正在执行，否则来自目标机的信息将会在任意时刻输出在console中。

RSP必须实现的命令

       根据功能划分，可将GDB发送来的信息，分成三种命令：寄存器相关（register-）、内存相关（memory-based）和程序控制命令。

寄存器相关

       主要是对寄存器进行读、写操作。

     读寄存器组：（“g”）

       eg：$g#67

       当GDB想获取当前目标机的寄存器信息时，就会像目标机发送（“g”）命令，目标机会返回如下信息：

       +$123456789abcdef0…#xx

       (Register 0 的值为0x12345678，1 的值为0xabcdef0….等等)

       目标机根据平台的大小端返回相应的字节流，关于大小端的定义，可以在目标平台的gdb宏文件中找到，eg：gdb/config/<arch>tm-<arch>.h （不同版本可能不一样，我就没找到）

     写寄存器组：（“G”）

       eg：$G123456789abcdef0…#xx

     （设置register0 的值为0x12345678,1 为 0xabcdef0…等等）

       使用这个命令，GDB会在程序恢复运行前，按照平台的字节序将数据存储在相应的寄存器中。同时目标平台也会回应给GDB反馈信息，如成功返回+$OK#9a。

     写寄存器：（“P”）

       eg：$p10=0040149c#b3

     （设置16号寄存器的值为0x40149c）

       当GDB仅仅想设置一个或二个寄存器时，GDB会发送这条指令（代替（“G”）命令）给目标机。寄存器的号与读写寄存器组的号是一样的。同时，若成功，目标机会返回+$OK#9a。

内存相关

      读内存：（“m”）

        eg: $4015bc,2#5a

       （从0x4015bc这个地址开始读2个字节的数据）

        GDB发送的读命令会确定局部变量和全局变量的值，并用断点指令替代opcode，及其他用户需要的信息。GDB是知道目标平台的大小端的，因此目标机只需返回字符流即可，GDB会适当的对它们进行重组。

        目标机的调试桩根据目标机的数据宽度对读写内存指令进行了优化，例如日立SH-2处理器的外设配置寄存器只能通过16位/32位进行读写。因此，在任何时刻，调试桩都只用16位/32位进行访问。目标机会返回如下信息：

        +$2f86#-06

      写内存：（“M”）

        eg：M4015cc，2：c320#6d

      （向地址0x4015cc写入数据0xc320）

  

        如果正确，目标机返回+$OK#9a。

程序控制命令

  

        程序控制命令是GDB用来控制被调试程序行为的命令。相对寄存器相关命令和内存相关命令，控制命令的实现难度大些。

      获取最后的信号（“？”）

        eg：$?#3f

        这个命令用来确定目标是如何达到当前的状态的。接收到的响应同最后的信号（“last signal”），后面会介绍。

      单步命令（“s”）

        eg：$s#73

        当GDB想让目标精确的执行一条汇编指令时，GDB会向目标机发送这条命令。（用户在GDB的console中输入step和stepi），接收到的响应见continue。

      继续命令（“c”）

        eg：$C#63

        当用户在console下执行continue命令时，GDB回向目标机发送此命令。目标机成功解析此命令后，GDB会释放控制权，使被调试目标机全速运行。

   

        调试桩除了返回“+”消息包，表示正确收到信息外，不会立即响应step和continue命令。相反，只有当下一个断点到达时，被请求的指令已经执行完（ste，p时的情况），一个异常发生，或者程序退出时，桩才进行响应。

        有两种方式响应这些命令：一种是简单的（“last signal”），另一种是多用途的（“expedited response”）。

 

      Last Signal 响应（“S”）

        eg：+$050#b8

        这是最简单的响应lastsignal（“？”）step和continue命令。“05”可以用作使用POSIX标准的signal函数的任意信号值的响应。“5”是断点异常，“10”是总线错误，等等。

      快速响应（Expeditedresponse (“T”)）

        eg：$T0510:1238;F:FFE0…#xx

        这条信息将最后的信号响应（例子是“05”）和一些GDB可能立刻会读取的寄存器进行结合。为了在代码单步执行时，提高GDB调试性能，这条信息使GDB直接获取该寄存器的值（通常是PC和状态寄存器），避免发出读寄存器的命令。

        寄存器号的格式与读写寄存器命令相同。在这个例子中，寄存器16（hex 10）的值是0x1238，寄存器15（F hex）的值为0xffe0。

其他命令：

 

      Console 输出（“O“）——可自定义的

        eg：$0x48656c6cf2c20776f726c64210a#55

       （在GDB console中输出“Hello， world！\n“）

        这个命令允许调试桩向GDBconsole发送文本信息。文本会被按照16进制显示在console中，并且GDB会一直输出信息，直到它遇到(‘\n’， 0xa)字符。

        这个信息通常是由目标机发起，GDB绝不会发送一个console output信息给目标机。

 

      空响应（““）

        当目标机调试桩遇见一个它不支持或不理解的命令时，它将返回空响应。这允许GDB选择一个替代命令如果另一个命令是有效的。

        eg：<an unrecognized command>

        目标机响应：+$#00

      错误响应（“E“）

        当目标机调试桩在执行命令时遇到一个错误时，它将会给GDB返回错误信息。例如总线错误或进行非法地址访问时，会生成这样的错误。

        eg：<a command that produces an error>

 

      目标机响应：+$E01##

        在GDB中没有任何预定义的错误码，因此当GDB接收到错误信息时，会将错误信息输出在console中，并且挂起当前进程。