[特殊字符]️嵌入式调试从入门到进阶 —— 栈回溯的多种使用方法

嵌入式调试从入门到进阶 —— 栈回溯的多种使用方法一、栈回溯原理及栈的构造先修改一下代码让它故意去越界看看会发生什么。全速运行崩了显示0x08001F40这个地址崩了。去反汇编里面看看奇怪了怎么没有这条指令呢看来是跑飞了。一般从中间截取指令就说明是跑飞的——从这里就能看出来程序崩在了哪。从这次崩溃里我们可以总结两个关键点栈帧里有 PC出错位置—— 有时有用有时没用。如果 PC 位置本身就已经错乱了那这个 PC 就完全没有意义。调用过程在栈上记录——每次函数调用会做两件事① 把 LR返回地址压栈② 分配局部变量的空间二、栈的构造过程来我们做个实验。首先main 函数调用 A 函数。假设[1]是 A 函数的返回地址A 函数里面又调用 B假设[2]是 B 函数的返回地址B 函数调用 C 函数[3]是 C 函数的返回地址……调用链是这样的main 函数的 BL A → { ① 存入 [1]② 执行 A } A 函数的 BL B → { ① 存入 [2]② 执行 B } B 函数的 BL C → { ① 存入 [3]② 执行 C }每次调用都会覆盖上一次的返回地址所以 LR 永远只保存上一个函数的返回地址。栈的样子大致是这样来调试一个类似的程序去看反汇编代码main 调用 A栈的变化低地址 ←───────── 高地址 ---------------- | | | | | ← LR 0x08001d89main 返回地址 | | | | | ← R5 | | | | | ← R4 SP → | | | | | ← R3 ----------------A 调用 B栈又多压了一层---------------- | | | | | ← LR 0x08001d89A 的返回地址main | | | | | ← R5 | | | | | ← R4 | | | | | ← R3 | | | | | ← LR 0x080002d9B 的返回地址A | | | | | ← R6 | | | | | ← R5 SP → | | | | | ← R4 ----------------B 调用 C栈再压一层---------------- | | | | | ← LR 0x08001d89 A 函数 | | | | | ← R4 | | | | | ← R3 | | | | | ← LR 0x080002d9 B 函数 | | | | | ← R6 | | | | | ← R5 | | | | | ← R4 | | | | | ← LR 0x08000311 C 函数 | | | | | ← R6 | | | | | ← R5 SP → | | | | | ← R4 ----------------C 调用 D栈又加一层---------------- | | | | | ← LR 0x08001d89 A 函数 | | | | | ← R5 | | | | | ← R4 | | | | | ← R3 | | | | | ← LR 0x080002d9 B 函数 | | | | | ← R6 | | | | | ← R5 | | | | | ← R4 | | | | | ← LR 0x08000311 C 函数 | | | | | ← R6 | | | | | ← R5 | | | | | ← R4 | | | | | ← LR 0x08000349 D 函数 | | | | | ← R6 | | | | | ← R5 SP → | | | | | ← R4 ----------------D 接着调用 CreateBug栈到达最深处---------------- | | | | | ← LR 0x08001d89 A 函数 | | | | | ← R5 | | | | | ← R4 | | | | | ← R3 | | | | | ← LR 0x080002d9 B 函数 | | | | | ← R6 | | | | | ← R5 | | | | | ← R4 | | | | | ← LR 0x08000311 C 函数 | | | | | ← R6 | | | | | ← R5 | | | | | ← R4 | | | | | ← LR 0x08000349 D 函数 | | | | | ← R6 | | | | | ← R5 | | | | | ← R4 | | | | | ← LR 0x080003bd CreateBug 函数 | | | | | ← R6 | | | | | ← R5 SP → | | | | | ← R4 ----------------完整调用链main → A → B → C → D → CreateBug三、答疑Q1假如 A 和 B 之间存在其他值怎么判断哪个是 BAA 和 B 之间不会存在别的值。A 函数里的子函数跑完就会回到 A直到 A 也跑完。所以 A 的栈帧下面一定是当前正在调用的、尚未返回的那个被调用函数的栈。简单说相邻两层栈帧之间不会乱入其他东西。Q2栈的最大长度是多少A在异常向量表里第一个数值就是栈顶地址。一上电处理器就会从异常向量表这里取到__initial_sp的值赋给 SP。这个数值是多少栈顶就在哪。而栈的大小则由启动文件里的Stack_Size决定比如图中Stack_Size EQU 0x400也就是 1024 字节。四、栈回溯手工分析调试程序时怎么去调试呢分两步走找出错误调用关系分析还是之前的程序还算幸运可以看到调用关系右下角的 Call Stack Locals 窗口。但大多数情况下是看不到调用关系的——比如程序在野外跑挂了你只能拿到一个.dis反汇编文件。那怎么办先假装看不到调用关系我们倒推调用关系。第一步看栈帧确定 PC 地址发生异常时硬件会自动把寄存器现场压栈栈帧。看栈帧就能确定 PC 的值。还记得这张图吗第二步去反汇编里定位所在函数拿到 PC 地址后去反汇编里搜这个地址看它落在哪个函数里。第三步分析此函数的栈进而找到调用者如果程序没有崩溃正常情况下会返回到 LR 指向的地址。定位到0x080003BD这就是调用者。去汇编里看看找到 D 调用的就是 CreateBug——调用关系还原成功。调用链一目了然main → A → B → C → D → CreateBug