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反汇编调试内核驱动
arm-none-linux-gnueabi-objdump -S kmod-demo1.o > a.txt
什么是Oops？从语言学的角度说，Oops应该是一个拟声词。当出了点小事故，或者做了比较尴尬的事之后，你可以说"Oops"，翻译成中国话就叫做“哎呦”。“哎呦，对不起，对不起，我真不是故意打碎您的杯子的”。看，Oops就是这个意思。
在Linux内核开发中的Oops是什么呢？其实，它和上面的解释也没什么本质的差别，只不过说话的主角变成了Linux。当某些比较致命的问题出现时，我们的Linux内核也会抱歉的对我们说：“哎呦（Oops），对不起，我把事情搞砸了”。Linux内核在发生kernel panic时会打印出Oops信息，把目前的寄存器状态、堆栈内容、以及完整的Call trace都show给我们看，这样就可以帮助我们定位错误。
下面，我们来看一个实例。为了突出本文的主角--Oops，这个例子唯一的作用就是造一个空指针引用错误。
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
static
int
__init hello_init(
void
)
{
int
*p = 0;
*p = 1;
return
0;
}
static
void
__exit hello_exit(
void
)
{
return
;
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE(
"GPL"
);
|
很明显，错误的地方就是第8行。
接下来，我们把这个模块编译出来，再用insmod来插入到内核空间，正如我们预期的那样，Oops出现了。
[ 100.243737] BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at (null)
[ 100.244985] IP: [<f82d2005>] hello_init+0x5/0x11 [hello]
[ 100.262266] *pde = 00000000
[ 100.288395] Oops: 0002 [#1] SMP
[ 100.305468] last sysfs file: /sys/devices/virtual/sound/timer/uevent
[ 100.325955] Modules linked in: hello(+) vmblock vsock vmmemctl vmhgfs acpiphp snd_ens1371 gameport snd_ac97_codec ac97_bus snd_pcm_oss snd_mixer_oss snd_pcm snd_seq_dummy snd_seq_oss snd_seq_midi snd_rawmidi snd_seq_midi_event snd_seq snd_timer snd_seq_device ppdev psmouse serio_raw fbcon tileblit font bitblit softcursor snd parport_pc soundcore snd_page_alloc vmci i2c_piix4 vga16fb vgastate intel_agp agpgart shpchp lp parport floppy pcnet32 mii mptspi mptscsih mptbase scsi_transport_spi vmxnet
[ 100.472178] [ 100.494931] Pid: 1586, comm: insmod Not tainted (2.6.32-21-generic #32-Ubuntu) VMware Virtual Platform
[ 100.540018] EIP: 0060:[<f82d2005>] EFLAGS: 00010246 CPU: 0
[ 100.562844] EIP is at hello_init+0x5/0x11 [hello]
[ 100.584351] EAX: 00000000 EBX: fffffffc ECX: f82cf040 EDX: 00000001
[ 100.609358] ESI: f82cf040 EDI: 00000000 EBP: f1b9ff5c ESP: f1b9ff5c
[ 100.631467] DS: 007b ES: 007b FS: 00d8 GS: 00e0 SS: 0068
[ 100.657664] Process insmod (pid: 1586, ti=f1b9e000 task=f137b340 task.ti=f1b9e000)
[ 100.706083] Stack:
[ 100.731783] f1b9ff88 c0101131 f82cf040 c076d240 fffffffc f82cf040 0072cff4 f82d2000
[ 100.759324] <0> fffffffc f82cf040 0072cff4 f1b9ffac c0182340 f19638f8 f137b340 f19638c0
[ 100.811396] <0> 00000004 09cc9018 09cc9018 00020000 f1b9e000 c01033ec 09cc9018 00015324
[ 100.891922] Call Trace:
[ 100.916257] [<c0101131>] ? do_one_initcall+0x31/0x190
[ 100.943670] [<f82d2000>] ? hello_init+0x0/0x11 [hello]
[ 100.970905] [<c0182340>] ? sys_init_module+0xb0/0x210
[ 100.995542] [<c01033ec>] ? syscall_call+0x7/0xb
[ 101.024087] Code: <c7> 05 00 00 00 00 01 00 00 00 5d c3 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
[ 101.079592] EIP: [<f82d2005>] hello_init+0x5/0x11 [hello] SS:ESP 0068:f1b9ff5c
[ 101.134682] CR2: 0000000000000000
[ 101.158929] ---[ end trace e294b69a66d752cb ]---
Oops首先描述了这是一个什么样的bug，然后指出了发生bug的位置，即“IP: [<f82d2005>] hello_init+0x5/0x11 [hello]”。
在这里，我们需要用到一个辅助工具objdump来帮助分析问题。objdump可以用来反汇编，命令格式如下：
objdump -S hello.o
下面是hello.o反汇编的结果，而且是和C代码混排的，非常的直观。
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hello.o: file format elf32-i386
Disassembly of section .init.text:
00000000 <init_module>:
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
static
int
__init hello_init(
void
)
{
0: 55 push %ebp
int
*p = 0;
*p = 1;
return
0;
}
1: 31 c0 xor %eax,%eax
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
static
int
__init hello_init(
void
)
{
3: 89 e5 mov %esp,%ebp
int
*p = 0;
*p = 1;
5: c7 05 00 00 00 00 01 movl $0x1,0x0
c: 00 00 00
return
0;
}
f: 5d pop %ebp
10: c3 ret
Disassembly of section .
exit
.text:
00000000 <cleanup_module>:
static
void
__exit hello_exit(
void
)
{
0: 55 push %ebp
1: 89 e5 mov %esp,%ebp
3: e8 fc ff ff ff call 4 <cleanup_module+0x4>
return
;
}
8: 5d pop %ebp
9: c3 ret
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对照Oops的提示，我们可以很清楚的看到，出错的位置hello_init+0x5的汇编代码是：
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1
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5:c7 05 00 00 00 00 01 movl $0x1,0x0
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这句代码的作用是把数值1存入0这个地址，这个操作当然是非法的。
我们还能看到它对应的c代码是：
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1
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*p = 1;
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Bingo！在Oops的帮助下我们很快就解决了问题。
我们再回过头来检查一下上面的Oops，看看Linux内核还有没有给我们留下其他的有用信息。
Oops: 0002 [#1]
这里面，0002表示Oops的错误代码（写错误，发生在内核空间），#1表示这个错误发生一次。
Oops的错误代码根据错误的原因会有不同的定义，本文中的例子可以参考下面的定义（如果发现自己遇到的Oops和下面无法对应的话，最好去内核代码里查找）：
* error_code:
* bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
* bit 1 == 0 means read, 1 means write
* bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
* bit 3 == 0 means data, 1 means instruction
有时候，Oops还会打印出Tainted信息。这个信息用来指出内核是因何种原因被tainted（直译为“玷污”）。具体的定义如下：
1: 'G' if all modules loaded have a GPL or compatible license, 'P' if any proprietary module has been loaded. Modules without a MODULE_LICENSE or with a MODULE_LICENSE that is not recognised by insmod as GPL compatible are assumed to be proprietary.
2: 'F' if any module was force loaded by "insmod -f", ' ' if all modules were loaded normally.
3: 'S' if the oops occurred on an SMP kernel running on hardware that hasn't been certified as safe to run multiprocessor. Currently this occurs only on various Athlons that are not SMP capable.
4: 'R' if a module was force unloaded by "rmmod -f", ' ' if all modules were unloaded normally.
5: 'M' if any processor has reported a Machine Check Exception, ' ' if no Machine Check Exceptions have occurred.
6: 'B' if a page-release function has found a bad page reference or some unexpected page flags.
7: 'U' if a user or user application specifically requested that the Tainted flag be set, ' ' otherwise.
8: 'D' if the kernel has died recently, i.e. there was an OOPS or BUG.
9: 'A' if the ACPI table has been overridden.
10: 'W' if a warning has previously been issued by the kernel. (Though some warnings may set more specific taint flags.)
11: 'C' if a staging driver has been loaded.
12: 'I' if the kernel is working around a severe bug in the platform firmware (BIOS or similar).
基本上，这个Tainted信息是留给内核开发者看的。用户在使用Linux的过程中如果遇到Oops，可以把Oops的内容发送给内核开发者去debug，内核开发者根据这个Tainted信息大概可以判断出kernel panic时内核运行的环境。如果我们只是debug自己的驱动，这个信息就没什么意义了。
本文的这个例子非常简单，Oops发生以后没有造成宕机，这样我们就可以从dmesg中查看到完整的信息。但更多的情况是Oops发生的同时系统也会宕机，此时这些出错信息是来不及存入文件中的，关掉电源后就无法再看到了。我们只能通过其他的方式来记录：手抄或者拍照。
还有更坏的情况，如果Oops信息过多的话，一页屏幕显示不全，我们怎么来查看完整的内容呢？第一种方法，在grub里用vga参数指定更高的分辨率以使屏幕可以显示更多的内容。很明显，这个方法其实解决不了太多的问题；第二种方法，使用两台机器，把调试机的Oops信息通过串口打印到宿主机的屏幕上。但现在大部分的笔记本电脑是没有串口的，这个解决方法也有很大的局限性；第三种方法，使用内核转储工具kdump把发生Oops时的内存和CPU寄存器的内容dump到一个文件里，之后我们再用gdb来分析问题。
开发内核驱动的过程中可能遇到的问题是千奇百怪的，调试的方法也是多种多样，Oops是Linux内核给我们的提示，我们要用好它。
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修订：
2010-11-19: Oops的error code
objdump命令是Linux下的反汇编目标文件或者可执行文件的命令，它还有其他作用，下面以ELF格式可执行文件test为例详细介绍：
objdump -f test
显示test的文件头信息
objdump -d test
反汇编test中的需要执行指令的那些section
objdump -D test
与-d类似，但反汇编test中的所有section
objdump -h test
显示test的Section Header信息
objdump -x test
显示test的全部Header信息
objdump -s test
除了显示test的全部Header信息，还显示他们对应的十六进制文件代码
举例：
将C源代码和反汇编出来的指令对照：
1.
编译成目标文件（要加-g选项）
gcc -g -o test.c
2.
输出C源代码和反汇编出来的指令对照的格式
objdump -S test.o
如下：
如何对任意一个二进制文件进行反汇编？
我们可以这样做：
objdump -D -b binary -m i386 a.bin
-D表示对全部文件进行反汇编，-b表示二进制，-m表示指令集架构，a.bin就是我们要反汇编的二进制文件
objdump -m可以查看更多支持的指令集架构，如i386:x86-64，i8086等
另外上面的所有objdump命令的参数同样适用于arm-linux-objdump。
同时我们也可以指定big-endian或little-endian（-EB或-EL），我们可以指定从某一个位置开始反汇编等。所以objdump命令是非常强大的！
转自：http://blog.csdn.net/muyuyuzhong/article/details/7755291
常用选项：
1.-b bfdname 指定目标码格式
2.—disassemble或者-d 反汇编可执行段
3.—dissassemble-all或者-D 反汇编所有段
4.-EB,-EL指定字节序
5.—file-headers或者-f 显示文件的整体头部摘要信息
6.—section-headers,--headers或者-h 显示目标文件中各个段的头部摘要信息
7.—info 或者-I 显示支持的目标文件格式和CPU架构
8.—section=name或者-j name显示指定section 的信息
9.—architecture=machine或者-m machine 指定反汇编目标文件时使用的架构
| 1. 修改源代码的顶层 Makefile
-l用文件名和行号标注相应的目标代码，仅仅和-d、-D或者-r一起使用使用-ld和使用-d的区别不是很大，在源码级调试的时候有用，要求编译时使用了-g之类的调试编译选项。 [-l | --line-numbers] |
驱动程序的调试 一. 打印: prink, 自制proc文件 UBOOT传入console=ttySAC0 console=tty1 1. 内核处理UBOOT传入的参数 console_setup add_preferred_console // 我想用名为"ttySAC0"的控制台，先记录下来 2. 硬件驱动的入口函数里: drivers/serial/s3c2410.c register_console(&s3c24xx_serial_console); 3. printk vprintk /* Emit the output into the temporary buffer */ // 先把输出信息放入临时BUFFER vscnprintf // Copy the output into log_buf. // 把临时BUFFER里的数据稍作处理，再写入log_buf // 比如printk("abc")会得到"<4>abc", 再写入log_buf // 可以用dmesg命令把log_buf里的数据打印出来重现内核的输出信息 // 调用硬件的write函数输出 release_console_sem(); call_console_drivers(_con_start, _log_end); // 从log_buf得到数据，算出打印级别 _call_console_drivers(start_print, cur_index, msg_level); // 如果可以级别够格打印 if ((msg_log_level < console_loglevel __call_console_drivers con->write(con, &LOG_BUF(start), end - start); 二. 根据内核打印的段错误信息分析 a. 作为模块： 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 如果不属于System.map里的范围，则它属于insmod加载的驱动程序 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) 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] 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 first_drv.dis文件里 insmod后 00000000 <first_drv_open>: bf000000 t first_drv_open [first_drv] 00000018 pc = bf000018 ./firstdrvtest on 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，不到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 : [<bf000018>] lr : [<c008d888>] 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) [<bf000000>] (first_drv_open+0x0/0x3c [first_drv]) from [<c008d888>] (chrdev_open+0x14c/0x164) [<c008d73c>] (chrdev_open+0x0/0x164) from [<c0089e48>] (__dentry_open+0x100/0x1e8) r8:c3e766a8 r7:c0474e20 r6:c008d73c r5:c3e740c0 r4:c049abc0 [<c0089d48>] (__dentry_open+0x0/0x1e8) from [<c0089f64>] (nameidata_to_filp+0x34/0x48) [<c0089f30>] (nameidata_to_filp+0x0/0x48) from [<c0089fb8>] (do_filp_open+0x40/0x48) r4:00000002 [<c0089f78>] (do_filp_open+0x0/0x48) from [<c008a2f4>] (do_sys_open+0x54/0xe4) r5:bec1fee0 r4:00000002 [<c008a2a0>] (do_sys_open+0x0/0xe4) from [<c008a3a8>] (sys_open+0x24/0x28) [<c008a384>] (sys_open+0x0/0x28) from [<c002bea0>] (ret_fast_syscall+0x0/0x2c) Code: e24cb004 e59f1024 e3a00000 e5912000 (e5923000) Segmentation fault # b. 编入内核 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 : [<c014e6c0>] lr : [<c008638c>] 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) 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. 反汇编内核: arm-linux-objdump -D vmlinux > vmlinux.dis 在dis文件里搜c014e6c0 c014e6a8 <first_drv_open>: 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 3. 根据栈信息分析函数调用过程 # ./firstdrvtest on Unable to handle kernel paging request at virtual address 56000050 pgd = c3e78000 [56000050] *pgd=00000000 Internal error: Oops: 5 [#1] Modules linked in: first_drv CPU: 0 Not tainted (2.6.22.6 #48) PC is at first_drv_open+0x18/0x3c [first_drv] LR is at chrdev_open+0x14c/0x164 pc : [<bf000018>] lr : [<c008c888>] psr: a0000013 3.1 根据PC确定出错位置 bf000018 属于 insmod的模块 bf000000 t first_drv_open [first_drv] 3.2 确定它属于哪个函数 反汇编first_drv.ko sp : c3e69e88 ip : c3e69e98 fp : c3e69e94 r10: 00000000 r9 : c3e68000 r8 : c0490620 r7 : 00000000 r6 : 00000000 r5 : c3e320a0 r4 : c06a8300 r3 : bf000000 r2 : 56000050 r1 : bf000964 r0 : 00000000 Flags: NzCv IRQs on FIQs on Mode SVC_32 Segment user Control: c000717f Table: 33e78000 DAC: 00000015 Process firstdrvtest (pid: 752, stack limit = 0xc3e68258) Stack: (0xc3e69e88 to 0xc3e6a000) 9e80: c3e69ebc c3e69e98 c008c888 bf000010 00000000 c0490620 first_drv_open'sp lr chrdev_open'sp 9ea0: c3e320a0 c008c73c c0465e20 c3e36cb4 c3e69ee4 c3e69ec0 c0088e48 c008c74c lr 9ec0: c0490620 c3e69f04 00000003 ffffff9c c002b044 c06e0000 c3e69efc c3e69ee8 __dentry_open'sp 9ee0: c0088f64 c0088d58 00000000 00000002 c3e69f68 c3e69f00 c0088fb8 c0088f40 lr nameidata_to_filp'sp lr 9f00: c3e69f04 c3e36cb4 c0465e20 00000000 00000000 c3e79000 00000101 00000001 do_filp_open'sp 9f20: 00000000 c3e68000 c04c1468 c04c1460 ffffffe8 c06e0000 c3e69f68 c3e69f48 9f40: c008916c c009ec70 00000003 00000000 c0490620 00000002 be94eee0 c3e69f94 9f60: c3e69f6c c00892f4 c0088f88 00008520 be94eed4 0000860c 00008670 00000005 lr do_sys_open'sp 9f80: c002b044 4013365c c3e69fa4 c3e69f98 c00893a8 c00892b0 00000000 c3e69fa8 lr sys_open'sp 9fa0: c002aea0 c0089394 be94eed4 0000860c 00008720 00000002 be94eee0 00000001 lr ret_fast_syscall'sp 9fc0: be94eed4 0000860c 00008670 00000002 00008520 00000000 4013365c be94eea8 9fe0: 00000000 be94ee84 0000266c 400c98e0 60000010 00008720 00000000 00000000 三. 自制工具 寄存器编辑器 四. 修改内核来定位系统僵死问题 ./firstdrvtest on asm_do_IRQ => s3c2410_timer_interrupt : pid = 752, task name = firstdrvtest pc = bf000084 asm_do_IRQ => s3c2410_timer_interrupt : pid = 752, task name = firstdrvtest pc = bf000084 // 对于中断, pc-4才是发生中断瞬间的地址 看/proc/kallsyms first_drv.dis 00000000 <first_drv_open>: bf000000 t first_drv_open [first_drv] 0000003c <first_drv_write>: 3c: e1a0c00d mov ip, sp 40: e92dd800 stmdb sp!, {fp, ip, lr, pc} 44: e24cb004 sub fp, ip, #4 ; 0x4 48: e24dd004 sub sp, sp, #4 ; 0x4 4c: e3cd3d7f bic r3, sp, #8128 ; 0x1fc0 50: e3c3303f bic r3, r3, #63 ; 0x3f 54: e5933008 ldr r3, [r3, #8] 58: e0910002 adds r0, r1, r2 5c: 30d00003 sbcccs r0, r0, r3 60: 33a03000 movcc r3, #0 ; 0x0 64: e3530000 cmp r3, #0 ; 0x0 68: e24b0010 sub r0, fp, #16 ; 0x10 6c: 1a00001c bne e4 <init_module+0x5c> 70: ebfffffe bl 70 <first_drv_write+0x34> 74: ea00001f b f8 <init_module+0x70> 78: e3520000 cmp r2, #0 ; 0x0 7c: 11a01002 movne r1, r2 80: 1bfffffe blne 80 <first_drv_write+0x44> // 卡死的地方 84: ea00001f b 108 <init_module+0x80>
本文转自张昺华-sky博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/sky-heaven/p/4765751.html，如需转载请自行联系原作者
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