Object‐oriented design patterns for debugging heterogeneous languages and virtual machines

Debugging multi‐language software systems requires examining and executing these systems at multiple levels of abstraction. Embedded systems, for example, often comprise a mix of assembly language device drivers and C language control code. Embedded systems increasingly utilize Java to support dynamic loading and run‐time reconfiguration. The RTEEM (Research version of the Tcl Environment for Extensible Modeling) debugger employs three design patterns in solving the problems of multi‐language embedded system debugging. The Reflective virtual machine (VM) pattern models a language‐neutral virtual machine abstraction, with language‐specific interfaces extending this abstraction. Reflection allows a debugger to inspect and control a target VM. The Chain of Responsibility is a classic pattern used to arrange language‐specific debugger command interpreters in a delegation chain. All interpreters share a single command syntax, but each interpreter adapts commands to its language abstraction by interacting with its language‐specific VM view. Composite is another classic pattern, used to combine objects into tree structures. RTEEM employs it to aggregate VM debugger chains into a hierarchy that supports uniform command syntax for debugging threads, processes, multiprocessor systems, and compositions of these entities. This paper illustrates how combining two classic design patterns with the VM abstraction as a pattern results in an architecture that is powerful and flexible in adapting to the debugging needs of heterogeneous, distributed embedded systems. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

可配置多核处理器的调试器模块化分层设计

针对可配置处理器特点提出一个基于模块化分层设计的调试器架构。该调试器架构具有较好的可复用性和可扩展性,易于移植到其他处理器。本文提出与具体目标机解耦的调试器设计方法,采用具有统一服务接口的目标调试层与具体目标机交互,使用XML格式文件存储目标机信息,通过目标机信息查询模块获取目标机信息。经工程实践表明,本调试器对可配置处理器支持良好。     

基于Openocd的嵌入式软件开发平台的研究和设计

在以Openocd为调试代理的基础上,研究一种嵌入式源码级编译调试开发平台,并在多目标机上实现;该开发平台以Eclipse为调试前端,实现了与通用远程调试器GDB的无缝集成,并以Openocd作为调试代理,可以通过JTAG接口实现对目标机上目标程序的源代码调试;阐述了基于Openocd的嵌入式软件源码级交叉调试技术,讨论了宿主机/目标机开发模式中源码级调试的原理和方法。     

GDBSERVER原理分析及其应用

GDBSERVER是一个轻量级的运行于目标机上的调试器,在嵌入式Linux系统开发中发挥着重要作用。从源代码层分析了GDBSERVER的实现原理,并介绍了在嵌入式Linux系统开发中使用GDBSERVER进行远程调试的方法。     

嵌入式系统平台抽象层设计与接口实现

近年来,随着嵌入式计算机技术飞速发展,各种异构嵌入式硬件不断更新,提高操作系统的可移植性和应用程序的代码重用性成为了一种趋势.本文设计了一种通用性较强的平台抽象层,针对Linux操作系统、“锐华”操作系统与硬件平台的应用程序开发接口重新进行设计,为用户开发各种嵌入式应用程序提供标准化的接口.研究证明,平台抽象层能提高操作系统的可移植性和应用程序的代码重用性,同时具有可靠的实时性.     

TTCN-3 语言非侵入式调试技术

TTCN-3(Testing and Test Control Notation version 3)是一种形式化的测试描述语言,被广泛应用于协议测试等领域。由于测试套的复杂度越来越高,测试人员迫切需要能够调试TTCN-3语言的技术。本文提出了一种非侵入式的TTCN-3语言调试方法,通过驱动第三方调试器对TTCN-3语言编译后生成的目标代码进行调试,同时结合语句映射和符号解析等算法,实现了基本的调试功能。实验结果表明,该调试技术对测试系统的执行性能影响非常小,能更好的满足对大型测试套的调试需求。     

基于GDB的ARM硬件调试系统的设计

远程调试是调试嵌入式系统的基本方式。GDB是一款被广泛使用的调试器,但是GDB的远程调试方案不能完全满足调试系统开发中的调试需求。文中介绍了一种利用ARM处理器硬件调试模块,扩展GDB远程调试功能的方案。并以ARM920T处理器为例,描述了该方案的设计与关键功能实现原理。     

Debugging mixed‐environment programs with Blink

Programmers build large‐scale systems with multiple languages to leverage legacy code and languages best suited to their problems. For instance, the same program may use Java for ease of programming and C to interface with the operating system. These programs pose significant debugging challenges, because programmers need to understand and control code across languages, which often execute in different environments. Unfortunately, traditional multilingual debuggers require a single execution environment. This paper presents a novel composition approach to building portable mixed‐environment debuggers, in which an intermediate agent interposes on language transitions, controlling and reusing single‐environment debuggers. We implement debugger composition in Blink, a debugger for Java, C, and the Jeannie programming language. We show that Blink is (i) simple: it requires modest amounts of new code; (ii) portable: it supports multiple Java virtual machines, C compilers, operating systems, and component debuggers; and (iii) powerful: composition eases debugging, while supporting new mixed‐language expression evaluation and Java native interface bug diagnostics. To demonstrate the generality of interposition, we build prototypes and demonstrate debugger language transitions with C for five of six other languages (Caml, Common Lisp, C#, Perl 5, Python, and Ruby) without modifications to their debuggers. Using real‐world case studies, we show that diagnosing language interface errors require prior single‐environment debuggers to restart execution multiple times, whereas Blink directly diagnoses them with one execution. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种基于开源框架面向DSP的系统级调试工具

提出了一种支持数字信号处理器(DSP)操作系统的的系统级调试工具.该工具基于Eclipse开源框架,能够方便集成到现有DSP集成开发环境中.通过在目标机嵌入式操作系统上运行的一个调试代理任务,系统调试工具能够与目标系统进行以太网通信,获取系统对象的信息,并在可视化界面上呈现给用户.通过该操作系统调试工具,用户可以观察和跟踪目标系统上的各种对象和事件,包括任务、信号量等.     

SPARC平台模拟器源码级调试系统的研究与实现

软件模拟器采用软件思想模拟真实硬件工作情况,作为嵌入式系统研究的基础研发工具,被广泛应用于体系结构设计调优、软硬件协同设计领域。研究提出一种在SPARC指令集模拟器平台上实现源码级调试系统的方法,一方面该方法使用SPARC交叉调试器对运行于SPARC指令集模拟器上的应用程序进行源码级调试,有效避免了单独实现源码级调试器所带来的调试信息解析困难、可靠性难以验证的弊端;另一方面提出了在集成开发环境下源码级调试系统的高效集成机制,有效解决了进程间切换延时开销大、界面僵死等问题,为SPARC平台嵌入式系统开发人员提供了一种支持图形化界面的高可靠性源码级调试系统。通过具体实现分析,对整个调试系统进行了性能评估。     

曙光机群系统并行调试器的设计与实现

介绍了为曙光机群系统设计实现的并行调试器DCDB。DCDB同时支持调试MPI或PVM、C或Fortran的并行应用程序，实现了记录／重放并行调试功能，支持循环调试，解决了并行调试时并行程序的不确定性问题。DCDB采用Client／server／Client结构，具有友好的图形用户界面，系统主要采用Java语言开发，具有良好的可移植性和可扩展性。     

支持多种并行程序设计模式的可移植并行调试器设计与实现

MPDG是为高性能并行巨型机系统设计的调试工具,其设计指导思想是：1．采用Client/Server结构,实现系统的可移植性,具体表现为将用户界面,并行调试管理与调试监控服务分离,调试监控采用目标系统支持的调试器;2．以同一的使用方式支持多种并行程序设计模式应用,针对共享内存的并行目标应用（如OpenMP程序)和基．于水息传递的分布式目标应用（如PVM或MPI程序）,提供风格完全一致的调试手段;3．实现图形用户界面,MPDG的GUI分为3级,即主界面,进程集,单个进程,进程集控制特别适合具有相同执行流和用户视图的并行进程的调试。     

Experience with a portable debugging tool

Debugging tools are usually highly machine and compiler dependent programs that are either impossible to move or require a tremendous effort to move to another machine. This paper describes Ctrace, a portable debugging tool for the C language that provides the same, easy-to-use debugging environment on all machines. A similar debugger can be written for any language. Ctrace is a preprocessor that inserts source language debugging code into the program before compilation that, at execution time, prints the text of each source language statement along with the values of variables it uses and modifies. Redundant trace output from program loops is detected and eliminated. Tracing can be limited to selected statements or functions. Ctrace has shown its usefulness and popularity by its installation on over 200, computers at Bell Laboratories. It has proven its portability by being used to test software on four different operating systems and nine different processors.     

基于JTAG技术的嵌入式交叉调试软件

介绍了JTAG交叉调试技术及Xscale芯片的增强调试功能，并在此基础上给出一种嵌入式交叉调试软件系统的设计及实现。主机端环境为LINUX操作系统，并利用GDB调试软件，目标系统采用Xscale芯片。该系统的特点是纯软件实现，廉价方便。     

一种基于Xscale的嵌入式交叉调试系统(器)的设计

介绍了JTAG交叉调试技术及Xscale芯片,并在此基础上给出一种嵌入式交叉调试软件系统的设计.主机端环境为WINDOWS操作系统,并利用ADW调试软件,目标系统采用Xscale芯片.该系统的特点是纯软件实现,廉价方便.     

一种DWARF格式行号调试信息解析方法

调试系统是嵌入式芯片配套基础软件的重要组成部分。而调试系统的核心是对可执行文件中调试信息的解析以及对调试信息的管理。DWARF调试信息格式是一种普遍使用的调试信息格式,它可以以压缩的二进制格式存储调试信息,并具有丰富的表达形式。BWDSP芯片是一款自主开发的高性能通用DSP,其调试系统使用一种自主创新的方法解析DWARF行号调试信息。经实践证明,该方法可以高效正确地解析出DWARF行号调试信息。     

基于Tcl的智能卡软件测试方法

针对现有智能CPU卡中应用软件测试难、效率低的问题,提出一种基于Tcl脚本语言的嵌入式测试方法。在个人计算机/智能卡通信协议(PC/SC)体系下,将Tcl嵌入到测试系统代码中,把要测试的功能设计成Tcl扩展命令来实现,根据各个功能编写不同的测试用例,通过测试系统界面调用对应的测试脚本(扩展名为.Tcl)。在嵌入式大容量CPU卡的自动化测试过程中,该方法能提高回归测试的效率。