• Linux驱动调试之段错误分析_根据pc值确定出错的代码位置

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    1 修改驱动程序出现段错误

    2 根据PC分析出错位置

    2.1 驱动程序作为模块加载

    2.1.1 根据pc值确定该指令属于内核还是外加的模块

    2.1.2 假设它是加载的驱动程序引入的错误，怎么确定是哪一个驱动程序？

    2.1.3 找到了first_drv.ko

    2.2 驱动程序编入内核

    2.2.1 根据pc值确定该指令属于内核还是外加的模块

    2.2.2  反汇编内核: arm-linux-objdump -D vmlinux > vmlinux.dis

    1 修改驱动程序出现段错误

    我们仍然使用之前的first_drv.c驱动程序来试验，我们故意把驱动程序改错，我们都知道在驱动程序中不能使用寄存器的物理地址，需要将寄存器的物理地址进行ioremap之后才能使用，这里我们故意使用物理地址，

    1. static int first_drv_init(void)
    2. {
    3. 	major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核
    4.  
    5. 	firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv");
    6.  
    7. 	firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); /* /dev/xyz */
    8.  
    9. 	gpfcon = (volatile unsigned long *)0x56000050; //(volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16);
    10. 	gpfdat = gpfcon + 1;
    11.  
    12. 	return 0;
    13. }

    完整程序是

    1. #include 
    2. #include 
    3. #include 
    4. #include 
    5. #include 
    6. #include 
    7. #include 
    8. #include 
    9. #include 
    10. #include 
    11. #include 
    12.  
    13. static struct class *firstdrv_class;
    14. static struct class_device	*firstdrv_class_dev;
    15.  
    16. volatile unsigned long *gpfcon = NULL;
    17. volatile unsigned long *gpfdat = NULL;
    18.  
    19.  
    20. static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
    21. {
    22. 	//printk("first_drv_open\n");
    23. 	/* 配置GPF4,5,6为输出 */
    24. 	*gpfcon &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2)));
    25. 	*gpfcon |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2)));
    26. 	return 0;
    27. }
    28.  
    29. static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
    30. {
    31. 	int val;
    32.  
    33. 	//printk("first_drv_write\n");
    34.  
    35. 	copy_from_user(&val, buf, count); //	copy_to_user();
    36.  
    37. 	if (val == 1)
    38. 	{
    39. 		// 点灯
    40. 		*gpfdat &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));
    41. 	}
    42. 	else
    43. 	{
    44. 		// 灭灯
    45. 		*gpfdat |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6);
    46. 	}
    47. 	
    48. 	return 0;
    49. }
    50.  
    51. static struct file_operations first_drv_fops = {
    52.     .owner  =   THIS_MODULE,    /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */
    53.     .open   =   first_drv_open,     
    54. 	.write	=	first_drv_write,	   
    55. };
    56.  
    57.  
    58. int major;
    59. static int first_drv_init(void)
    60. {
    61. 	major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核
    62.  
    63. 	firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv");
    64.  
    65. 	firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); /* /dev/xyz */
    66.  
    67. 	gpfcon = (volatile unsigned long *)0x56000050; //(volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16);
    68. 	gpfdat = gpfcon + 1;
    69.  
    70. 	return 0;
    71. }
    72.  
    73. static void first_drv_exit(void)
    74. {
    75. 	unregister_chrdev(major, "first_drv"); // 卸载
    76.  
    77. 	class_device_unregister(firstdrv_class_dev);
    78. 	class_destroy(firstdrv_class);
    79. 	iounmap(gpfcon);
    80. }
    81.  
    82. module_init(first_drv_init);
    83. module_exit(first_drv_exit);
    84.  
    85.  
    86. MODULE_LICENSE("GPL");
    87.

    然后会出现段错误，根据内核打印出来的oops信息调试，

    Unable to handle kernel paging request at virtual address 56000050
    内核使用56000050来访问时发生了错误
    pgd = c3eb0000
    [56000050] *pgd=00000000
    Internal error: Oops: 5 [#1]
    Modules linked in: first_drv
    CPU: 0    Not tainted  (2.6.22.6 #1)
    PC is at first_drv_open+0x18(该指令的偏移)/0x3c(该函数的总大小) [first_drv]
    PC就是发生错误的指令的地址
    大多时候，PC值只会给出一个地址，不会指示说是在哪个函数里
    LR is at chrdev_open+0x14c/0x164
    LR寄存器的值
    pc = 0xbf000018
    pc : []    lr : []    psr: a0000013
    sp : c3c7be88  ip : c3c7be98  fp : c3c7be94
    r10: 00000000  r9 : c3c7a000  r8 : c049abc0
    r7 : 00000000  r6 : 00000000  r5 : c3e740c0  r4 : c06d41e0
    r3 : bf000000  r2 : 56000050  r1 : bf000964  r0 : 00000000
    执行这条导致错误的指令时各个寄存器的值
    Flags: NzCv  IRQs on  FIQs on  Mode SVC_32  Segment user
    Control: c000717f  Table: 33eb0000  DAC: 00000015
    Process firstdrvtest (pid: 777, stack limit = 0xc3c7a258)
    发生错误时当前进程的名称是firstdrvtest

    栈
    Stack: (0xc3c7be88 to 0xc3c7c000)
    be80:                   c3c7bebc c3c7be98 c008d888 bf000010 00000000 c049abc0 
    bea0: c3e740c0 c008d73c c0474e20 c3e766a8 c3c7bee4 c3c7bec0 c0089e48 c008d74c 
    bec0: c049abc0 c3c7bf04 00000003 ffffff9c c002c044 c3d10000 c3c7befc c3c7bee8 
    bee0: c0089f64 c0089d58 00000000 00000002 c3c7bf68 c3c7bf00 c0089fb8 c0089f40 
    bf00: c3c7bf04 c3e766a8 c0474e20 00000000 00000000 c3eb1000 00000101 00000001 
    bf20: 00000000 c3c7a000 c04a7468 c04a7460 ffffffe8 c3d10000 c3c7bf68 c3c7bf48 
    bf40: c008a16c c009fc70 00000003 00000000 c049abc0 00000002 bec1fee0 c3c7bf94 
    bf60: c3c7bf6c c008a2f4 c0089f88 00008520 bec1fed4 0000860c 00008670 00000005 
    bf80: c002c044 4013365c c3c7bfa4 c3c7bf98 c008a3a8 c008a2b0 00000000 c3c7bfa8 
    bfa0: c002bea0 c008a394 bec1fed4 0000860c 00008720 00000002 bec1fee0 00000001 
    bfc0: bec1fed4 0000860c 00008670 00000002 00008520 00000000 4013365c bec1fea8 
    bfe0: 00000000 bec1fe84 0000266c 400c98e0 60000010 00008720 00000000 00000000 

    Backtrace: (回溯)
    [] (first_drv_open+0x0/0x3c [first_drv]) from [] (chrdev_open+0x14c/0x164)
    [] (chrdev_open+0x0/0x164) from [] (__dentry_open+0x100/0x1e8)
     r8:c3e766a8 r7:c0474e20 r6:c008d73c r5:c3e740c0 r4:c049abc0
    [] (__dentry_open+0x0/0x1e8) from [] (nameidata_to_filp+0x34/0x48)
    [] (nameidata_to_filp+0x0/0x48) from [] (do_filp_open+0x40/0x48)
     r4:00000002
    [] (do_filp_open+0x0/0x48) from [] (do_sys_open+0x54/0xe4)
     r5:bec1fee0 r4:00000002
    [] (do_sys_open+0x0/0xe4) from [] (sys_open+0x24/0x28)
    [] (sys_open+0x0/0x28) from [] (ret_fast_syscall+0x0/0x2c)
    Code: e24cb004 e59f1024 e3a00000 e5912000 (e5923000) 
    Segmentation fault

    这里的Backtrace只有配置了内核的CONFIG_FRAME_POINTER为yes才会有回溯信息

     如果我们没有配置这一项，那么我们就要自己分析栈，把调用信息分析出来。

    2 根据PC分析出错位置

    接下来我们看下能否根据PC值找到发生错误的代码在哪里，这个要分为两种情况。

    2.1 驱动程序作为模块加载

    2.1.1 根据pc值确定该指令属于内核还是外加的模块

    pc=0xbf000018 它属于什么的地址？是内核还是通过insmod加载的驱动程序？
    先判断是否属于内核的地址: 看System.map确定内核的函数的地址范围:c0004000~c03265a4

    我们make uImage将内核编译一下，会看到有个System.map文件，然后vi System.map，从第一行到最后一行，可以看到内核函数的地址范围。

    如果不属于System.map里的范围，则它属于insmod加载的驱动程序

    2.1.2 假设它是加载的驱动程序引入的错误，怎么确定是哪一个驱动程序？

    先看看加载的驱动程序的函数的地址范围
    cat /proc/kallsyms  (内核函数、加载的函数的地址)kallsyms：k指内核，all所有的，syms符号。
    从这些信息里找到一个相近的地址, 这个地址<=0xbf000018
    比如找到了：
    bf000000 t first_drv_open    [first_drv]

    意思是在驱动程序first_drv中有个first_drv_open函数，它的地址是bf000000，那个PC就是这个open函数加上18的地方，

    2.1.3 找到了first_drv.ko

    在PC上反汇编它: arm-linux-objdump -D first_drv.ko > frist_drv.dis
    在dis文件里找到first_drv_open

    1. first_drv.ko:     file format elf32-littlearm
    2.  
    3. Disassembly of section .text:
    4.  
    5. 00000000 :
    6.    0:	e1a0c00d 	mov	ip, sp
    7.    4:	e92dd800 	stmdb	sp!, {fp, ip, lr, pc}
    8.    8:	e24cb004 	sub	fp, ip, #4	; 0x4
    9.    c:	e59f1024 	ldr	r1, [pc, #36]	; 38 <__mod_vermagic5>
    10.   10:	e3a00000 	mov	r0, #0	; 0x0
    11.   14:	e5912000 	ldr	r2, [r1]
    12.   18:	e5923000 	ldr	r3, [r2]  // 在这里出错 r2=56000050
    13.   
    14.   1c:	e3c33c3f 	bic	r3, r3, #16128	; 0x3f00
    15.   20:	e5823000 	str	r3, [r2]
    16.   24:	e5912000 	ldr	r2, [r1]
    17.   28:	e5923000 	ldr	r3, [r2]
    18.   2c:	e3833c15 	orr	r3, r3, #5376	; 0x1500
    19.   30:	e5823000 	str	r3, [r2]
    20.   34:	e89da800 	ldmia	sp, {fp, sp, pc}
    21.   38:	00000000 	andeq	r0, r0, r0

        first_drv.dis文件里              insmod后
    00000000 :       bf000000 t first_drv_open    [first_drv]
    00000018                         pc = bf000018

    出错的这条指令是ldr r3, [r2]，这条指令的意思是去r2所指的地方取一个值，把这个值存给r3，然后从之前报错时的打印信息可以看到r2的值是56000050，然后要根据汇编语言找到C语言，

    我们的first_drv_open C语言很简单，

    1. static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
    2. {
    3. 	static int cnt = 0;
    4. 	myprintk("first_drv_open : %d\n", ++cnt);
    5. 	/* 配置GPF4,5,6为输出 */
    6. 	*gpfcon &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2)));
    7. 	*gpfcon |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2)));
    8. 	return 0;
    9. }

    这里其实是对应

    1.   18:	e5923000 	ldr	r3, [r2]  // 在这里出错 r2=56000050
    2.  
    3.   1c:	e3c33c3f 	bic	r3, r3, #16128	; 0x3f00
    4.   20:	e5823000 	str	r3, [r2]

    是把gpfcon的值读出来，清除某一位，然后再存回去，然后就是*gpfcon &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2)));出错，然后看一下gpfcon是在哪里赋值的，从而找到了init函数赋值那里的错误。

    2.2 驱动程序编入内核

    我们把驱动编进内核，先把驱动程序拷贝到内核目录中

    然后修改Makefile 

    重新编译内核，并启动这个有问题的内核，

    1. make uImage
    2. cp arch/arm/boot/uImage   /work/nfs_root/uImage_bad
    3. reboot
    4. nfs 32000000 192.168.1.123:/work/nfs_root/uImage_bad
    5. bootm 32000000

    然后执行第一个驱动程序的测试程序，出现段错误

    Modules linked in:
    CPU: 0    Not tainted  (2.6.22.6 #2)
    PC is at first_drv_open+0x18/0x3c
    LR is at chrdev_open+0x14c/0x164
    pc : []    lr : []    psr: a0000013
    sp : c3a03e88  ip : c3a03e98  fp : c3a03e94
    r10: 00000000  r9 : c3a02000  r8 : c03f3c60
    r7 : 00000000  r6 : 00000000  r5 : c38a0c50  r4 : c3c1e780
    r3 : c014e6a8  r2 : 56000050  r1 : c031a47c  r0 : 00000000
    Flags: NzCv  IRQs on  FIQs on  Mode SVC_32  Segment user
    Control: c000717f  Table: 339f0000  DAC: 00000015
    Process firstdrvtest (pid: 750, stack limit = 0xc3a02258)

    2.2.1 根据pc值确定该指令属于内核还是外加的模块

    pc=c014e6c0 属于内核(看System.map)

    2.2.2  反汇编内核: arm-linux-objdump -D vmlinux > vmlinux.dis

    在dis文件里搜c014e6c0
    c014e6a8 :
    c014e6a8:       e1a0c00d        mov     ip, sp
    c014e6ac:       e92dd800        stmdb   sp!, {fp, ip, lr, pc}
    c014e6b0:       e24cb004        sub     fp, ip, #4      ; 0x4
    c014e6b4:       e59f1024        ldr     r1, [pc, #36]   ; c014e6e0 <.text+0x1276e0>
    c014e6b8:       e3a00000        mov     r0, #0  ; 0x0
    c014e6bc:       e5912000        ldr     r2, [r1]
    c014e6c0:       e5923000        ldr     r3, [r2] // 在此出错 r2=56000050

    然后同样根据汇编语言找到C语言函数。

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/u013171226/article/details/126250977