Linux 內核：設備樹中的特殊節點

背景

在解析設備樹dtb格式的時候，發現了這個，學習一下。

參考：

• https://blog.csdn.net/weixin_45309916/article/details/109880928

介紹

常見的特殊節點有

• aliases：用於定義別名，目的就是為了方便訪問節點
• chosen ：chosen 並不是一個真實的設備， chosen 節點主要是為了 uboot 向 Linux 內核傳遞數據，重點是 bootargs 參數。一般.dts 文件中 chosen 節點通常為空或者內容很少

以我之前調試過的zynq平台為例。

/ {
    model = "ZynqMP ZCU104 RevA";
    compatible = "xlnx,zynqmp-zcu104-revA", "xlnx,zynqmp-zcu104", "xlnx,zynqmp";

    aliases {
        ethernet0 = &gem3;
        gpio0 = &gpio;
        i2c0 = &i2c1;
        mmc0 = &sdhci1;
        rtc0 = &rtc;
        serial0 = &uart0;
        serial1 = &uart1;
        serial2 = &dcc;
        spi0 = &qspi;
        usb0 = &usb0;
    };

    chosen {
        bootargs = "earlycon";
        stdout-path = "serial0:115200n8";
    };

    memory@0 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x0 0x0 0x0 0x80000000>;
    };
};

aliases 子節點

單詞 aliases 的意思是“別名”，因此 aliases 節點用於定義別名，目的就是為了方便訪問節點。

不過我們一般會在節點命名的時候會加上 label，然后通過&label來訪問節點，這樣也很方便，而且設備樹里面大量的使用&label 的形式來訪問節點。

/ {
    model = "ZynqMP ZCU104 RevA";
    compatible = "xlnx,zynqmp-zcu104-revA", "xlnx,zynqmp-zcu104", "xlnx,zynqmp";

    aliases {
        // ...
        spi0 = &qspi;
    };

    // ...
};

// ...
&qspi {
    status = "okay";
    flash@0 {
        compatible = "m25p80", "spi-flash"; /* n25q512a 128MiB */
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        reg = <0x0>;
        spi-tx-bus-width = <1>;
        spi-rx-bus-width = <4>;
        spi-max-frequency = <108000000>; /* Based on DC1 spec */
        partition@qspi-fsbl-uboot { /* for testing purpose */
            label = "qspi-fsbl-uboot";
            reg = <0x0 0x100000>;
        };
        partition@qspi-linux { /* for testing purpose */
            label = "qspi-linux";
            reg = <0x100000 0x500000>;
        };
        partition@qspi-device-tree { /* for testing purpose */
            label = "qspi-device-tree";
            reg = <0x600000 0x20000>;
        };
        partition@qspi-rootfs { /* for testing purpose */
            label = "qspi-rootfs";
            reg = <0x620000 0x5E0000>;
        };
    };
};

chosen 子節點

chosen 並不是一個真實的設備， chosen 節點主要是為了 uboot 向 Linux 內核傳遞數據，重點是 bootargs 參數。

一般.dts 文件中 chosen 節點通常為空或者內容很少。

/ {
    model = "ZynqMP ZCU104 RevA";
    compatible = "xlnx,zynqmp-zcu104-revA", "xlnx,zynqmp-zcu104", "xlnx,zynqmp";

    chosen {
        bootargs = "earlycon";
        stdout-path = "serial0:115200n8";
    };

    // ...
};

從上面中可以看出， chosen 節點設置了

• “stdout-path”，表示標准輸出使用 serial0。
• bootargs，表示用於Linux的啟動參數

uboot、linux與bootargs

在支持設備樹的嵌入式系統中，實際上：

• uboot基本上可以不通過顯式的bootargs=xxx來傳遞給內核，而是在env拿出，並存放進設備樹中的chosen節點中
• Linux也開始在設備樹中的chosen節點中獲取出來，

這樣子就可以做到針對uboot與Linux在bootargs傳遞上的統一。

uboot 與 chosen

結論：uboot 會自己在chosen 節點里面添加了 bootargs 屬性！並且設置 bootargs 屬性的值為 bootargs環境變量的值。

因為在啟動 Linux 內核之前，只有 uboot 知道 bootargs 環境變量的值，並且 uboot也知道.dtb 設備樹文件在 DRAM 中的位置，所以uboot可以這樣子做。

// common/fdt_support.c 
int fdt_chosen(void *fdt)
{
    int   nodeoffset;
    int   err;
    char  *str;     /* used to set string properties */

    err = fdt_check_header(fdt);
    if (err < 0) {
        printf("fdt_chosen: %s\n", fdt_strerror(err));
        return err;
    }

    /* find or create "/chosen" node. */
    // 從設備樹(.dtb)中找到 chosen 節點，
    // 如果沒有找到的話就會自己創建一個 chosen 節點
    nodeoffset = fdt_find_or_add_subnode(fdt, 0, "chosen");
    if (nodeoffset < 0)
        return nodeoffset;

    // 讀取 uboot 中 bootargs 環境變量的內容。
    str = getenv("bootargs");
    if (str) {
        // 向 chosen 節點添加 bootargs 屬性，並且 bootargs 屬性的值就是環境變量 bootargs 的內容
        err = fdt_setprop(fdt, nodeoffset, "bootargs", str,
                  strlen(str) + 1);
        if (err < 0) {
            printf("WARNING: could not set bootargs %s.\n",
                   fdt_strerror(err));
            return err;
        }
    }

    return fdt_fixup_stdout(fdt, nodeoffset);
}

調用流程：

bootz
    do_bootz()
        do_bootm_states()
            boot_selected_os()
                boot_fn() -> do_bootm_linux
                    // 准備啟動Linux之前的一些工作
                    boot_prep_linux()
                        image_setup_linux()
                            image_setup_libfdt()
                                fdt_chosen()

上圖中框起來的部分就是函數 do_bootm_linux 函數的執行流程，也就是說do_bootm_linux 函數會通過一系列復雜的調用，最終通過 fdt_chosen 函數在 chosen 節點中加入了 bootargs 屬性。

這樣子，Linux內核在啟動的時候，就可以根據bootargs來做自己要做的事情。

linux與 chosen

以arm架構為例。

Linux會根據dtb中的chosen中的bootargs屬性來重寫cmd_lines。

int __init early_init_dt_scan_chosen(unsigned long node, const char *uname,
                     int depth, void *data)
{
    unsigned long l;
    char *p;

    pr_debug("search \"chosen\", depth: %d, uname: %s\n", depth, uname);

    if (depth != 1 || !data ||
        (strcmp(uname, "chosen") != 0 && strcmp(uname, "chosen@0") != 0))
        return 0;

    early_init_dt_check_for_initrd(node);

    /* Retrieve command line */
    // 找到設備樹中的的chosen節點中的bootargs，並作為cmd_line
    p = of_get_flat_dt_prop(node, "bootargs", &l);
    if (p != NULL && l > 0)
        strlcpy(data, p, min((int)l, COMMAND_LINE_SIZE));

   // ...

    pr_debug("Command line is: %s\n", (char*)data);

    /* break now */
    return 1;
}

流程如下：

start_kernel
    setup_arch(&command_line);
        setup_machine_fdt();
            early_init_dt_scan_nodes();
                early_init_dt_scan_chosen();