Linux 设备树详解

╰半橙微兮° 2022-09-04 13:44 150阅读 0赞

原文地址::[https://blog.csdn.net/ethercat\_i7/article/details/83786670][https_blog.csdn.net_ethercat_i7_article_details_83786670]

1、[Linux设备树语法详解][Linux]\----[https://www.cnblogs.com/xiaojiang1025/p/6131381.html][Linux]

2、[linux设备树详解][linux]\----[http://blog.chinaunix.net/uid-31087949-id-5747835.html][linux]

本文基于天嵌E9V3开发板，详解设备树的规则和用法。

一、基本概念  
DTS即Device Tree Source，是一个文本形式的文件，用于描述硬件信息，包括CPU的数量和类别、内存基地址和大小、中断控制器、总线和桥、外设、时钟和GPIO控制器等。  
DTB即Device Tree Blob，是一个二进制形式的文件，由linux内核识别，为其中的设备匹配合适的驱动程序。  
DTC即Device Tree Compiler，将适合人类阅读和编辑的DTS文件编译成适合机器处理的DTB文件。  
编译内核的时候会同时使用DTC 将DTS编译成DTB，天嵌E9V3使用的DTS文件e9v3-sabresd.dts位于/arch/arm/boot/dts目录下。

如上图所示，bootloader读取dtb文件放入RAM中，并将存放地址告诉linux内核，内核启动以后从该地址读取相应的设备信息，匹配平台和设备驱动。

二、E9V3设备树总览  
linux中的一个dts文件对应一个machine， 不同的machine可能使用相同的SOC，只是对外设的使用不同，这些不同的dts文件势必包含很多相同的内容，为了简化，可以把公用的部分提炼为dtsi文件。  
e9v3-sabresd.dts包含dtsi的结构如下：

列出各个文件中的节点，如下图所示，是不是有点像有很多分支的树？

三、设备树编写规则  
Device Tree的编写规则可参考文档<<devicetree-specification-v0.2.pdf>>, 以下简称spec，下载链接为：  
https://github.com/devicetree-org/devicetree-specification/releases/tag/v0.2

设备树由一个一个的节点组成，每个设备树有且仅有一个根节点，节点可以包含子节点。

1、节点名称  
基本的节点名格式如下：  
node-name@unit-address  
其中node-name由字母、数字和一些特殊字符构成的字符串，长度不超过31个字符，可自定义，但为了可读性，spec中规定了一些约定成熟的名称，比如cpus, memory, bus,clock等。  
unit-address为节点的地址，通常为寄存器的首地址，比如imx6q datasheet中uart1的寄存器地址范围为0202\_0000~0202\_3FFF，在定义uart1节点时，对应的unit-address为0202\_0000：  
uart1: serial@02020000 \{  
…  
\}  
有些节点没有对应的寄存器，则unit-address可省略，节点名只由node-name组成，比如cpus:  
cpus \{  
…  
\}  
根节点的名称比较特殊，由一个斜杠组成：  
/\{  
…  
\}

2、label标签

三、设备与驱动的匹配  
linux内核启动以后，先解析并注册dts中的设备，然后再注册驱动，比较驱动中的compatible 属性和设备中的compatible 属性，或者比较两者的name属性，如果一致则匹配成功。  
1、解析dtb  
在start\_kernel() --> setup\_arch(0 --> unflatten\_device\_tree() --> \_\_unflatten\_device\_tree()函数中扫描dtb，并转换成节点是device\_node的树状结构。  
注：代码基于linux4.1.15内核(下同)

static void \_\_unflatten\_device\_tree()  
\{  
...  
/\* First pass, scan for size \*/  
start = 0;  
size = (unsigned long)unflatten\_dt\_node(blob, NULL, &start, NULL, NULL, 0, true);  
size = ALIGN(size, 4);  
...  
/\* Second pass, do actual unflattening \*/  
start = 0;  
unflatten\_dt\_node(blob, mem, &start, NULL, mynodes, 0, false);  
...  
\}  
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2. 注册dts设备

imx6q\_init\_machine() --> of\_platform\_populate()。  
在of\_platform\_populate()中循环扫描根节点下的各节点：

int of\_platform\_populate()  
\{  
...  
for\_each\_child\_of\_node(root, child) \{  
rc = of\_platform\_bus\_create(child, matches, lookup, parent, true);  
\}  
...  
\}  
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static int of\_platform\_bus\_create()  
\{  
...  
/\* Make sure it has a compatible property \*/  
if (strict && (!of\_get\_property(bus, "compatible", NULL))) \{  
pr\_debug("%s() - skipping %s, no compatible prop\\n",  
\_\_func\_\_, bus->full\_name);  
return 0;  
\}

auxdata = of\_dev\_lookup(lookup, bus);  
if (auxdata) \{  
bus\_id = auxdata->name;  
platform\_data = auxdata->platform\_data;  
\}  
...  
dev = of\_platform\_device\_create\_pdata(bus, bus\_id, platform\_data, parent);  
if (!dev || !of\_match\_node(matches, bus))  
return 0;  
如果节点有子节点，则递归调用of\_platform\_bus\_create()扫描节点的子节点：  
for\_each\_child\_of\_node(bus, child) \{  
pr\_debug(" create child: %s\\n", child->full\_name);  
rc = of\_platform\_bus\_create(child, matches, lookup, &dev->dev, strict);  
if (rc) \{  
of\_node\_put(child);  
break;  
\}  
\}  
of\_node\_set\_flag(bus, OF\_POPULATED\_BUS);  
return rc;  
\}  
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最终调用of\_platform\_device\_create\_pdata() —> of\_device\_add() 注册设备并添加到对应的链表中。

3、注册驱动  
Linux注册驱动的函数为driver\_register()，或者其包装函数如platform\_driver\_register()，而driver\_register()或者其包装函数一般在驱动的初始化函数xxx\_init()中调用。  
驱动初始化函数xxx\_init()被调用的路劲为：  
start\_kernel() --> rest\_init() --> Kernel\_init() --> kernel\_init\_freeable() --> do\_basic\_setup() --> do\_initcalls:

简而言之，在start\_kernel()中调用driver\_register()注册驱动程序。

4、匹配设备  
追踪driver\_register()函数，driver\_register() --> bus\_add\_driver() --> driver\_attach() --> \_\_driver\_attach:

static int \_\_driver\_attach(struct device \*dev, void \*data)  
\{  
struct device\_driver \*drv = data;  
if (!driver\_match\_device(drv, dev))  
return 0;

if (dev->parent) /\* Needed for USB \*/  
device\_lock(dev->parent);  
device\_lock(dev);  
if (!dev->driver)  
driver\_probe\_device(drv, dev);  
device\_unlock(dev);  
if (dev->parent)  
device\_unlock(dev->parent);  
return 0;  
\}  
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driver\_match\_device()中寻找匹配的设备，如果匹配成功则执行驱动的probe函数。  
driver\_match\_device()最终会调用平台的匹配函数platform\_match():

static int platform\_match(struct device \*dev, struct device\_driver \*drv)  
\{  
struct platform\_device \*pdev = to\_platform\_device(dev);  
struct platform\_driver \*pdrv = to\_platform\_driver(drv);

/\* When driver\_override is set, only bind to the matching driver \*/  
if (pdev->driver\_override)  
return !strcmp(pdev->driver\_override, drv->name);

/\* Attempt an OF style match first \*/  
if (of\_driver\_match\_device(dev, drv))  
return 1;

/\* Then try ACPI style match \*/  
if (acpi\_driver\_match\_device(dev, drv))  
return 1;

/\* Then try to match against the id table \*/  
if (pdrv->id\_table)  
return platform\_match\_id(pdrv->id\_table, pdev) != NULL;

/\* fall-back to driver name match \*/  
return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);  
\}  
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从代码中可以看出， platform\_match()会采用多种方法进行匹配：

of\_driver\_match\_device将根据驱动程序of\_match\_table中的compatible属性，与设备中的compatible属性进行比对。  
其次调用acpi\_driver\_match\_device()进行匹配。  
如果前2种方法都没有匹配的，最后比对设备和驱动的name字符串是否一致。  
以GPIO-key为例，设备和驱动匹配示意图如下：

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