使用反汇编调试嵌入式应用

汇编是一种与机器码密切相关的低级编程语言，它使用符号和助记符来表示机器码指令。

每种计算机架构都有其特定的汇编指令集，如ARMv7-M架构，支持Thumb-2指令集，Thumb-2结合了16位和32位指令，以实现最佳的性能与代码大小比；大多数指令可单周期执行，并通过向量表支持确定性硬件中断。

图1 机器码与反汇编

如果反汇编器拥有二进制文件的源代码信息，还可以将源代码与反汇编指令进行关联。这些附加信息可通过调试符号引用。

_AddTwoNumbers函数代码实现了Num1和_Num2两个变量相加的操作。Num1是函数内的局部变量，_Num2是可在文件作用域内访问的静态变量。

图3 _AddTwoNumbers函数的ARM反汇编

我们有C语言源代码工程，调试器可以在反汇编视图中引用相应的源码行，以获得更好的上下文信息。应用程序在C源码级别时停止在加法函数处。但在汇编级别，我们可以看到，一条C语言的代码行会扩展为从地址0x12000094开始的六条指令。

第一条指令将堆栈中的第一个操作数变量（Num1）加载到寄存器R0中。接下来的两条指令加载第二个操作数所在的地址。之后，从该地址加载_Num2变量值，并将其存储到寄存器R1中。最后，将两个寄存器的值相加，结果存储在寄存器R0中，然后压入堆栈。

如果我们将此过程与CPU寄存器结合使用，就能获得非常详细的系统信息，精确跟踪应用程序以及MCU执行的每一步操作。通过验证每一条被执行的指令，我们可以找出潜在的错误。

另一个应用场景是连接未知的应用程序。大多数调试器都提供连接已运行系统的选项。我们只需连接到目标设备，即可控制正在运行的黑盒应用程序。

图4 连接到设备后的反汇编窗口

图4展示了连接设备执行被停止时的反汇编结果。

目前应用已暂停在地址0x08002DE6处。通过简单地查看芯片并手动查找其参考信息，我们便能确定正在调试的目标设备。这样，我们就能立即判断该代码段是在Flash还是RAM中运行。此外，我们还能访问CPU寄存器，从而无需查看原始源码，即可尝试理解并逆向工程运行在芯片上的目标应用程序。

如图所示，只要能够控制目标系统并拥有反汇编器，我们就能获得非常详细的系统洞察，了解目标设备上究竟发生了什么。

示例代码工程可以访问链接：https://pan.baidu.com/s/1bbcmlZdxGPEmrVY4iH1O7g?pwd=nxfk下载或阅读原文，工程基于Embedded Studio simulator运行。