一、GDB介绍

1、什么是GDB

（1）GDB是GNU项目的开源、源代码级命令行调试器，可控制程序的启动、暂停和终止，并在程序暂停时查看内部变量、寄存器、调用栈等运行现场，供开发者定位代码问题。

（2）GDB支持绝大多数主流UNIX、Windows、macOS操作系统；嵌入式开发使用对应架构的交叉版GDB（如ARM Cortex-M系列arm-none-eabi-gdb）。

（3）GDB支持四类调试操作：

①加载/启动目标程序，配置运行参数、环境变量，控制程序执行流程。

②设置代码断点和观察点，满足特定触发条件时自动暂停程序。

③程序主动暂停、断点命中或异常崩溃后，查看寄存器、变量、函数调用栈，还原现场。

④运行时临时修改内存、寄存器变量的值，用于验证问题修复逻辑（修改仅在调试期间生效，不改动原始可执行文件或固件）。

（4）GDB支持的编程语言：C/C++、Go、Rust、Fortran、Assembly（汇编语言）等。

2、嵌入式远程调试架构

（1）被调试的目标程序分三类运行场景：

①本地调试：GDB直接控制和调试同一台机器上的进程。

②远程调试：GDB通过串口/TCP连接到远程目标上的GDB Server，调试远程程序。

③嵌入式/模拟器调试：GDB连接到OpenOCD/QEMU等，间接调试裸机固件或模拟器里的系统。

（2）下图所示的是嵌入式远程调试架构，本文的重点也是嵌入式软件的调试。

①Host主机层：

        主机层一般是电脑主机；IDE/DDD/GDBGUI是图形调试前端，比如VSCode、CubeIDE、可视化GDB工具；GDB是核心调试客户端，主要用于下发端点、读写内存等调试指令；OpenOCD是GDB远程服务端，适配ST-Link/J-Link等调试器，把GDB指令转为SWD/JTAG硬件时序

②HW probe硬件探针层：

        硬件探针层主要是硬件调试转换器，比如ST-Link，USB口连接电脑，SWD/JTAG排线连接单片机，负责电信号转换

③Target目标设备层：

        在嵌入式中，被调试的目标是开发板/芯片，图中所示的是两种架构，相应的，有两种完成独立的远程调试链路

        右侧链路是Cortex-M单片机主流方案，调试员在PC端图形调试界面操作，界面后端将操作指令转给GDB，GDB通过TCP连接OpenOCD（默认3333端口），向其下发调试命令，然后OpenOCD驱动ST-Link硬件，把指令转换成SWD/JTAG电平时序，通过SWD/JTAG直接与Cortex-M4的调试接口通信，实现读写寄存器、烧 Flash、启停程序

        左侧链路是Cortex-A Linux MPU方案，调试员在PC端图形调试界面操作，界面后端将操作指令转给GDB，GDB通过网口TCP远程连接开发板上运行的gdbserver，gdbserver是Linux端轻量代理，接管A7内核上被调试的应用程序

二、GDB下载及安装（截至2026年，仍适用）

1、Windows下载嵌入式调试用ARM交叉GDB

（1）在官网下载页面找到Windows版本，下载.exe安装包。

官网链接：https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads

（2）双击.exe安装包，安装GDB。

（3）如果安装过程中未勾选“Add path to environment variable”，则需要手动添加环境变量。

2、Windows本地C/C++程序调试用GDB

（1）在官网下载页面找到Windows版本，下载.exe安装包。

（2）安装MSYS2，安装路径推荐为“C:\msys64”。

（3）安装完成后，打开MSYS2终端，执行安装命令“pacman -S --needed base-devel mingw-w64-ucrt-x86_64-toolchain”，回车确认全部包，然后输入“y”，等待下载安装完成。

（4）安装目录下生成路径“C:\msys64\ucrt64\bin”，也要将其添加到环境变量。

三、嵌入式ARM GDB的使用

1、GDB连接STM32

（1）OpenOCD下载：

①本节仍旧以Windows环境为例，访问“https://github.com/openocd-org/openocd”（本文撰写于2026年，链接有效），按照下图所示的指引点击，下载压缩包。

②将下载的压缩包解压到软件安装的位置（直接解压，无安装程序需要运行），并将解压后的文件下的bin文件夹路径添加到环境变量中。

③打开终端，输入“openocd -v”后能够得到如下输出。

（2）编译工程，生成.elf文件：

①这里以STM32入门教程中的“读写内部FLASH”实验为例，使用Keil打开该工程，按照下图所示的步骤进行操作。

[1]“Name of Executable”是自定义工程名，也是默认生成的.axf文件名称。这里需要补充说明的是，.axf文件是ARM扩展版.elf文件，arm-none-eabi-gdb直接支持读取.axf文件。

[2]“Debug Information”默认已勾选，编译时生成源码调试符号，否则GDB无法看到源码断点。

[3]“Browse Information”默认已勾选，编译时补充源码浏览信息，否则GDB无法浏览源码。

②然后按下图所示进行操作，能够使每个函数独立ELF段，GDB单步、断点定位更精准。

③编译工程，.axf文件默认输出在工程Objects文件夹。

④如果不是使用Keil编译工程，而是直接使用命令，那么需要在编译命令后增加“-g”参数，生成带调试符号的.elf文件。

（3）使用ST-Link将PC与STM32芯片连接，ST-Link负责转换USB/SWD信号。（也可使用J-Link，J-Link同样支持USB/SWD信号转换）

（4）启动OpenOCD：

①按下“Win+R”，输入“CMD”后按下回车，打开一个终端窗口。

②加载调试器的.cfg配置文件，以ST-Link为例，命令参数为“-f interface/stlink.cfg”，其中“interface/”是OpenOCD内置接口文件夹，stlink.cfg是ST-Link调试器的驱动配置文件，如果调试器是J-Link则换成jlink.cfg，以此类推。

③加载芯片内核的.cfg配置文件，以STM32F1系列单片机为例，命令参数为“-f target/stm32f1x.cfg”，其中“target/”是芯片内核配置文件夹，stm32f1x.cfg适配全系列STM32F1单片机，如果是其它系列的单片机，更换为相应的配置文件即可。

④已知命令参数后，在终端输入“openocd.exe -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f1x.cfg”，如果返回以下内容，说明OpenOCD已经启动（无ERROR信息说明连接成功，下图中的警告只是声明OpenOCD选择SWD传输，无实质影响，消除方法在下面给出）。

⑤如果要消除传输协议的警告，可以自定义配置文件，比如“my_stm32f1.cfg”，用记事本编辑，文件内容如下（接口驱动和目标芯片配置文件视情况进行替换），以后启动OpenOCD时，只加载这一个配置文件即可。

# 1. 先设定传输方式（消除弃用警告）
transport select swd

# 2. 加载接口驱动
source [find interface/stlink-v2.cfg]

# 3. 加载目标芯片配置
source [find target/stm32f1x.cfg]

# 4. 可选：连接后自动复位并暂停
init
reset halt

（5）打开嵌入式GDB，连接STM32：

①按下“Win+R”，输入“CMD”后按下回车，打开第二个终端窗口。

②使用cd命令将当前所在目录切换到固件文件所在目录（Keil生成的.axf文件默认在工程Objects文件夹）。

③启动交叉GDB，加载固件符号文件，具体操作为运行命令“arm-none-eabi-gdb <固件符号文件>”，其中固件符号文件就是.elf/.axf文件。（Keil生成的.axf是ARM扩展ELF，GNU GDB对Keil专属内存段RW_IRAM1识别不完整，所以会有一条相关警告，不影响调试）

④运行命令“target remote localhost:3333”，TCP连接OpenOCD 3333端口，无报错、无红色提示文字说明连接成功。

（6）执行初始化指令：

①运行命令“load”，将.elf/.axf固件下载到单片机Flash。“load”执行成功，固件下载到Flash，会打印内存段 RW_IRAM1 / ER_IROM1、下载速度、总长度。

②运行命令“monitor reset halt”，复位单片机，并停机在复位入口。“monitor reset halt”正常停机，终端输出内核状态——xPSR、pc程序计数器、msp主栈指针。

③运行命令“b main”，在main函数入口设置断点。下图所示“b main”断点创建成功，分配硬件断点地址 0x8000b08。

④运行命令“c”，运行程序，触发断点自动停下。

2、嵌入式ARM GDB（arm-none-eabi-gdb）全套常用命令

（1）连接/芯片控制命令：通过“monitor xxx”下发指令给OpenOCD底层。

指令	执行动作
monitor reset halt	复位单片机，使程序停止在复位入口
monitor reset run	复位后直接运行程序
monitor flash erase_sector 0 0 7	擦除Flash 0~7号扇区
monitor shutdown	关闭OpenOCD调试服务
monitor version	查看OpenOCD版本、调试探针信息
monitor rtt poll	RT-Thread RTT实时打印
monitor rtt stop	停止RT-Thread RTT实时打印

（2）断点控制命令：在Flash中的程序打断点。

指令	执行动作
b <函数名>	在指定函数的入口打断点
b <源文件名>:<指定行号>	在指定源文件的指定行打断点
b <函数名> if <变量名>==10	在指定函数的入口打条件断点，只有指定变量等于指定值时才触发（仅支持全局/静态变量）
info breakpoints / info b	查看所有断点编号
delete <断点编号> / d <断点编号>	删除指定断点，如果不指定编号则清空全部断点

（3）设置硬件观察点：监控内存读写，也即监控RAM中的变量。

指令	执行动作
watch g_val	写观察点，设定变量g_val被修改时自动停机
rwatch g_val	读观察点，设定读取变量g_val就停机
awatch g_val	设定变量g_val被读访问或写访问都停机

（4）程序运行与单步执行：控制程序的执行动作，常用于定位问题点。

指令	执行动作
c / continue	继续运行，直到下一个断点
s / step	单步运行，进入函数（会跳进子函数）
n / next	单步运行，跳过函数（不进入子函数）
fin / finish	执行完当前函数，跳出到上层调用处
until <指定行>	直接运行到当前文件指定行停下

（5）查看变量、内存、寄存器：

①变量查看：

指令	执行动作
p g_uart_status	打印全局变量g_uart_status的值
p &var	打印变量var的地址
p/x g_buffer[<元素下标>]	十六进制打印数组g_buffer的指定元素
p/t cnt	二进制打印变量cnt的值
display g_cnt	每次单步自动打印变量g_cnt（自动刷新）
undisplay	取消自动打印

②寄存器查看（内核通用——R0~R15、PC、SP、LR、xPSR）：

指令	执行动作
info registers / info reg	打印全部内核寄存器
p $pc	单独打印程序计数器 PC（当前运行地址）
p $sp	打印栈指针SP

③内存读写（查看外设寄存器、RAM/Flash）：

指令	执行动作
x/10w <起始地址>	从起始地址读取10个32位字，十六进制显示（“x/20w $sp”可用于查看栈内容，判断栈溢出，“$”用于标识内核寄存器）
x/20h <起始地址>	从起始地址读取20个16位半字，十六进制显示
set {<数据类型>}<内存地址> = <修改值>	手动修改内存地址的值（只读部分无法修改），修改位数取决于数据类型

（6）堆栈/崩溃定位：

指令	执行动作
bt / backtrace	打印函数调用栈（发生HardFault必用，定位崩溃点）
bt full	打印完整栈，附带每层局部变量
frame <栈帧号>	切换到指定栈帧，查看该层局部变量
info locals	打印当前函数所有局部变量

（7）源码与反汇编调试：

指令	执行动作
l / list	打印当前位置前后10行源码
l <文件名>:<指定行>	直接查看指定文件行
disassemble / disas	打印当前函数汇编代码
disas <函数名>	反汇编指定函数（“disas $pc”可用于查看崩溃处汇编，“$”用于标识内核寄存器）

（8）固件烧录与文件操作：

指令	执行动作
load	将elf固件下载到单片机Flash（连接OpenOCD后执行）
file new.elf	切换加载另一个固件符号文件
compare-sections	校验Flash下载是否和elf一致

（9）退出调试：

指令	执行动作
q / quit	退出GDB客户端

（10）日志：

指令	执行动作
set logging file gdb_log.txt	指定日志保存文件名，如果没有则在当前CMD工作目录生成
set logging on	启用日志写入，开启后，所有后续命令输出（寄存器、内存、断点、反汇编、打印变量）全部写入指定的日志保存文件
set logging off	关闭日志
set logging overwrite on	每次新日志覆盖旧文件（默认为追加写入）
set logging redirect off	把输入终端的指令也写入日志