Linux設備樹(1)——先前總結


 

一、設備樹編譯

1.編譯設備樹:cd linux-x.xx & make dtbs,生成的dtb在目錄linux-x.xx/arch/xxx/boot/dts下

2.反編譯dtb,生成dts: linux-x.xx/scripts/dtc/dtc -I dtb -O dts xxxx.dtb -o xxxx.dts 

3.將.dts編譯為.dtb的工具。DTC的源代碼位於內核的scripts/dtc目錄,在Linux內核使能了Device Tree的情況下,編譯內核的時候主機工具dtc會被編譯出來,對應scripts/dtc/Makefile中的“hostprogs-y := dtc”這一hostprogs編譯target。
  在Linux內核的arch/arm/boot/dts/Makefile中,描述了當某種SoC被選中后,哪些.dtb文件會被編譯出來。

在Linux下,我們可以單獨編譯Device Tree文件。當我們在Linux內核下運行make dtbs時,若我們之前選擇了ARCH_VEXPRESS,上述.dtb都會由對應的.dts編譯出來。因為arch/arm/Makefile中含有一個dtbs編譯target項目。

4..dtb是.dts被DTC編譯后的二進制格式的Device Tree描述,可由Linux內核解析。通常在我們為電路板制作NAND、SD啟動image時,會為.dtb文件單獨留下一個很小的區域以存放之,之后bootloader在引導kernel的過程中,會先讀取該.dtb到內存。

5.對於Device Tree中的結點和屬性具體是如何來描述設備的硬件細節的,一般需要文檔來進行講解,文檔的后綴名一般為.txt。這些文檔位於內核的Documentation/devicetree/bindings目錄,其下又分為很多子目錄。

6.Uboot從 v1.1.3開始支持Device Tree,其對ARM的支持則是和ARM內核支持Device Tree同期完成。
  為了使能Device Tree,需要編譯Uboot的時候在config文件中加入
  #define CONFIG_OF_LIBFDT 
  在Uboot中,可以從NAND、SD或者TFTP等任意介質將.dtb讀入內存,假設.dtb放入的內存地址為0x71000000,之后可在Uboot運行命令fdt addr命令設置.dtb的地址,如:
  U-Boot>  fdt addr 0x71000000
  fdt的其他命令就變地可以使用,如fdt resize、fdt print等。
  對於ARM來講,可以透過bootz kernel_addr initrd_address dtb_address的命令來啟動內核,即dtb_address作為bootz或者bootm的最后一次參數,第一個參數為內核映像的地址,第二個參數為initrd的地址,若不存在initrd,可以用 -代替。

 

二、設備樹的組成格式

“/"代表根節點;

  “model”是板的ID;

  "compatible"是平台兼容,一般格式是"manufacturer,model"。內核或者uboot依靠這個屬性找到相對應driver,若"compatible"出現多個屬性,按序匹配driver;

  “#address-cells”是address的單位(32bit),可尋址的設備使用它、#size-cells、reg在Device Tree中編碼地址信息,reg中的address 和 length 字段是可變長的,父結點的#address-cells和#size-cells分別決定了子結點的reg屬性的address和length字段的長度。如果root結點的#address-cells = <1>;和#size-cells = <1>;決定了serial、gpio、spi等結點的address和length字段的長度分別為1(reg中描述address和length的字段都只能有1個)。cpus 結點的#address-cells = <1>;和#size-cells = <0>;決定了2個cpu子結點的address為1,而length為空。可以理解為地址需要幾個維度來描述,如片選0的偏移0地址處,就需要#address-cells為2.

“#size-cells”是length的單位(32bit);

  "reg"是寄存器,格式是"<address,length>",作為平台內存資源,組織形式為reg = <address1 length1 [address2 length2] [address3 length3] ... >,length則為cell的列表或者為空(若#size-cells = 0)

  "aliase" 是別名,必須節點全稱,可以通過地址引用獲取;

  ”chosen“是板級啟動參數;

  "cpus"是SOC的CPU信息,可以改變運行頻率或者開關CPU,命名遵循的組織形式為:<name>[@<unit-address>],多個相同類型設備結點的name可以一樣,只要unit-address不同即可,如本例中含有cpu@0、cpu@1,設備的unit-address地址也經常在其對應結點的reg屬性中給出。

  "memory"是板級內存的信息。

  "interrupts"是中斷控制器,根據SOC自定義格式,這里是<輸入類型 中斷號 觸發方式>,作為平台中斷資源;輸入類型:0是SPI中斷,1是PPI中斷;觸發類型:0上升沿,2下降沿(對SPI無效),4高電平,8低電平(對SPI無效),見Documentation\devicetree\bindings\interrupt-controller\arm,gic.txt

  “interrupt-controller”指示這個節點是中斷控制節點,它的屬性為空,中斷控制器應該加上此屬性表明自己的身份(直接在{}中寫上interrupt-controller即可)

  “interrupt-cells”與#address-cells 和 #size-cells相似,它表明連接此中斷控制器的設備的interrupts屬性的cell大小

  "interrupt-parent"設備結點透過它來指定它所依附的中斷控制器的phandle,當結點沒有指定interrupt-parent 時,則從父級結點繼承。

  "[label:]"如gic: interrupt-controller@1c81000,這個標簽可以作為地址賦值到其他節點的屬性;

  “device_type":設備類型,尋找節點可以依據這個屬性;

  "status"是開關節點設備的狀態,取值"okay"或者"ok"表示使能,"disabled"表示失能。

  “ranges” 經過總線橋后的address往往需要經過轉換才能對應的CPU的memory映射。external-bus的ranges屬性定義了經過external-bus橋后的地址范圍如何映射到CPU的memory區域。ranges是地址轉換表,其中的每個項目是一個子地址、父地址以及在子地址空間的大小的映射。映射表中的子地址、父地址分別采用子地址空間的#address-cells和父地址空間的#address-cells大小。

例如:ranges = <0 0  0x10100000   0x10000 將子地址空間的片選0的0偏移地址處映射到地址0x10100000處,映射大小為0x10000 字節   

                          1 0  0x10160000   0x10000>; 將子地址空間的片選1的0偏移地址處映射到地址0x10160000處,映射大小為0x10000 字節  

 

 三、系統通過以下步驟來生成樹:

  1. CPU 經過初始化后搜索固件。

  2. 主要固件(OpenBoot、基本輸入/輸出系統 (Basic Input/Output System, BIOS) 或 Bootconf)初始化並創建包含已知或自標識硬件的設備樹。

  3. 當主要固件在設備中發現兼容固件時,主要固件將初始化該設備並檢索設備屬性。

  4. 該固件將查找並引導操作系統。

  5. 內核從樹的根節點開始,搜索匹配的設備驅動程序並將該驅動程序綁定到設備。

  6. 如果設備是結點,則內核會查找固件尚未檢測到的子設備。內核會將所有子設備都添加到樹的子樹節點下面。

  7. 內核從步驟 5 開始重復該過程,直到無需再創建設備節點。

主要相關函數在/drivers/of/base.c中,使用上比較打的區別是platform_driver結構被替換為了of_device_id ,而platform_driver不變

 

四、設備與確定的匹配

  .dts文件中,root結點"/"的compatible 屬性定義了系統的名稱,它的組織形式為:<manufacturer>,<model>。Linux內核通過它判斷啟動的是什么machine。
  .dts文件的每個設備,都有一個compatible 屬性,compatible屬性用戶驅動和設備的綁定。compatible 屬性是一個字符串的列表(第一個“”內的字符串),列表中的第一個字符串表征了結點代表的確切設備,形式為"<manufacturer>,<model>",其后的字符串表征可兼容的其他設備。可以說前面的是特指,后面的則涵蓋更廣的范圍。如compatible = "arm,vexpress-flash", "cfi-flash";  在與驅動進行綁定主要靠mode域,前面的manufacturer不重要。

 

五、常用的of API

1.判斷設備結點的compatible 屬性是否包含compat指定的字符串

  int of_device_is_compatible(const struct device_node *device,const char *compat)

 2.根據compatible屬性,遍歷Device Tree中所有的設備結點,獲得設備結點

  struct device_node *of_find_compatible_node(struct device_node *from,const char *type, const char *compatible)

3. 讀取設備結點np的屬性名為propname,類型為8、16、32、64位整型數組的屬性。對於32位處理器來講,最常用的是of_property_read_u32_array()

  of_property_read_u32_array() / of_property_read_u64_array()還有u8,u16的

 4.前者讀取字符串屬性,后者讀取字符串數組屬性中的第index個字符串

  of_property_read_string() / of_property_read_string_index()

5.如果設備結點np含有propname屬性,則返回true,否則返回false。一般用於檢查空屬性是否存在。

   of_property_read_bool()

6.通過設備結點直接進行設備內存區間的 ioremap(),index是內存段的索引。若設備結點的reg屬性有多段,可通過index標示要ioremap的是哪一段,只有1段的情況,index為0。采用Device Tree后,大量的設備驅動通過of_iomap()進行映射,而不再通過傳統的ioremap

   void __iomem *of_iomap(struct device_node *np, int index)

7.透過Device Tree或者設備的中斷號,實際上是從.dts中的interrupts屬性解析出中斷號。若設備使用了多個中斷,index指定中斷的索引號。

  irq_of_parse_and_map

還有一些OF API,這里不一一列舉,具體可參考include/linux/of.h頭文件。

 

六、總結

ARM社區一貫充斥的大量垃圾代碼導致Linus盛怒,因此社區在2011年到2012年進行了大量的工作。ARM Linux開始圍繞Device Tree展開,Device Tree有自己的獨立的語法,它的源文件為.dts,編譯后得到.dtb,Bootloader在引導Linux內核的時候會將.dtb地址告知內核。之后內核會展開Device Tree並創建和注冊相關的設備,因此arch/arm/mach-xxx和arch/arm/plat-xxx中大量的用於注冊platform、I2C、SPI板級信息的代碼被刪除,而驅動也以新的方式和.dts中定義的設備結點進行匹配。

補充:

flash_SY7803:flashlight {  
            compatible = "qcom,leds-gpio-flash";   //匹配參數  
            status = "okay";  
            pinctrl-names = "flash_default";  
            pinctrl-0 = <&SY7803_default>;  
            qcom,flash-en = <&msm_gpio 31 0>;  
            qcom,flash-now = <&msm_gpio 32 0>;  
            qcom,op-seq = "flash_en", "flash_now";    
            qcom,torch-seq-val = <0 1>;  
            qcom,flash-seq-val = <1 0>;  
            linux,name = "flashlight";  //屬性 linux,name    
            linux,default-trigger = "flashlight-trigger";  
            }; 

使用: 在代碼中獲取節點的所有信息

0.先把節點獲取到 struct device_node *np = NULL; np = of_find_node_by_path("/test_nod@12345678");

1.of_get_named_gpio(node, "qcom,flash-en", 0);返回31;

2.獲取結點中的屬性:of_find_property()

3.讀取到屬性中的整數的數組:uint32_t array_flash_seq[2];  rc = of_property_read_u32_array(node, "qcom,flash-seq-val",array_flash_seq, 2);  ==》array_flash_seq <1 0>

4.讀取到屬性中的字符串的數組:rc = of_property_read_string_index(node,    "qcom,op-seq", i,     &seq_name);  //"flash_en", "flash_now";

5.獲取到中斷的號碼:irqno = irq_of_parse_and_map(np, 0);

6.可以使用ret = request_irq驗證中斷號碼是否有效

7.獲取設備屬性名字:of_property_read_string(node, "linux,name", &flash_led->cdev.name)  // flash_led->cdev.name = “flashlight ”;

 

 

 1. 設備樹中 compatible 
    鍵值對
2.driver中  
 platform_driver 結構體
     probe    
     remove 

     of_match_table 

 

     probe 中
     1.通過of函數獲得相關的資源信息,
     2. 申請引腳信息  pinctrl 
     3.注冊設備 classdev

 

 

 

 

參考1:http://www.cnblogs.com/kevinhwang/p/5647021.html

參考2:http://blog.csdn.net/21cnbao/article/details/8457546(好)

補充參考:http://www.cnblogs.com/zzb-Dream-90Time/p/6474526.html

 


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