正点原子IMX6ULL史诗级新内核Linux7.0移植教程（5）梭哈配置主线设备树

正点原子IMX6ULL史诗级新内核Linux7.0移植教程5梭哈配置主线设备树仓库已经开源可以研究补丁和直接看完整教程https://github.com/Awesome-Embedded-Learning-Studio/imx-forge有任何意见欢迎提出 PR会第一时间留意的前言设备树是硬件描述的核心说实话第一次看到设备树Device Tree的时候我是真的有点懵。一堆花括号、尖括号、各种符号不知道在干什么。但当你理解了它的本质你会发现设备树其实很直观它就是一种用文本方式描述硬件的方法。内核通过设备树知道有哪些设备、它们怎么连接、需要什么资源。设备树写错了驱动就 probe 不了硬件就工作不了。从 BSP 迁移到主线内核设备树是最需要修改的部分之一。这篇文章会详细讲解如何把 BSP 的设备树迁移到主线内核重点讲解显示系统的 OF graph 写法、sim2 节点的补充方法以及其他外设的调整。第一步——理解设备树层次结构设备树文件分为几类文件类型位置说明.dtsiarch/arm/boot/dts/nxp/imx/基础文件描述 SoC 的通用设备.dtsarch/arm/boot/dts/nxp/imx/板级文件描述具体板子的配置.dts(include)同上板级文件包含特定外设配置对于 i.MX6ULL基础的 SoC 描述在imx6ul.dtsi和imx6ull.dtsi里板级文件需要你自己写或者从 BSP 移植过来。第二步——创建板级设备树文件这个项目的移植补丁创建了两个文件imx6ull-aes.dts主文件引用 dtsi 和配置imx6ull-aes.dtsi外设配置文件主文件imx6ull-aes.dts// SPDX-License-Identifier: (GPL-2.0 OR MIT) // // Copyright (C) 2016 Freescale Semiconductor, Inc. /dts-v1/; #include imx6ull.dtsi #include imx6ull-aes.dtsi / { model Awesome Embedded Studio IMX6ULL (i.mx NXP); compatible fsl,imx6ull-14x14-evk, fsl,imx6ull; }; clks { assigned-clocks clks IMX6UL_CLK_PLL3_PFD2, clks IMX6UL_CLK_PLL4_AUDIO_DIV; assigned-clock-rates 320000000, 786432000; }; csi { status okay; }; ov5640 { status okay; }; /delete-node/ sim2; usdhc2 { pinctrl-names default, state_100mhz, state_200mhz; pinctrl-0 pinctrl_usdhc2_8bit; pinctrl-1 pinctrl_usdhc2_8bit_100mhz; pinctrl-2 pinctrl_usdhc2_8bit_200mhz; bus-width 8; non-removable; status okay; };这个文件很简单主要是引用.dtsi文件和配置一些基本属性。注意/delete-node/ sim2;这一行这是删除基础文件里定义的 sim2 节点因为我们在.dtsi里会重新定义。第三步——配置外设imx6ull-aes.dtsi.dtsi文件包含了所有外设的配置。我们先来看几个关键的节点。根节点chosen 和 memory/ { chosen { stdout-path uart1; }; memory80000000 { device_type memory; reg 0x80000000 0x20000000; }; reserved-memory { #address-cells 1; #size-cells 1; ranges; linux,cma { compatible shared-dma-pool; reusable; size 0xa000000; linux,cma-default; }; }; };chosen指定内核启动的串口memory描述内存大小512MBreserved-memory预留内存给 DMA 使用CMA 是连续内存分配器背光节点backlight_display: backlight-display { compatible pwm-backlight; pwms pwm1 0 5000000 0; brightness-levels 0 4 8 16 32 64 128 255; default-brightness-level 6; status okay; };这个节点定义了 LCD 背光的控制方式使用 PWM1 通道PWM 周期 5000000 纳秒200Hz亮度级别 0-255Panel 节点重点这是主线内核的写法和 BSP 完全不同panel: panel-dpi { compatible panel-dpi; backlight backlight_display; /* 屏幕物理尺寸用于计算 DPI */ width-mm 154; height-mm 86; /* 时序参数 */ panel-timing { clock-frequency 51200000; hactive 1024; vactive 600; hfront-porch 160; hback-porch 140; hsync-len 20; vback-porch 20; vfront-porch 12; vsync-len 3; hsync-active 0; vsync-active 0; de-active 1; pixelclk-active 0; }; /* OF graph 连接 */ port { panel_in: endpoint { remote-endpoint lcdif_out; }; }; };关键是这个port { panel_in: endpoint { remote-endpoint lcdif_out; }; };结构。这就是 OF graph 的写法它定义了 panel 和 lcdif 之间的连接关系。lcdif 节点重点lcdif { assigned-clocks clks IMX6UL_CLK_LCDIF_PRE_SEL; assigned-clock-parents clks IMX6UL_CLK_PLL5_VIDEO_DIV; pinctrl-names default; pinctrl-0 pinctrl_lcdif_dat pinctrl_lcdif_ctrl; status okay; /* 删除基础文件里的 display 属性 */ /delete-property/ display; /* OF graph 连接 */ port { lcdif_out: endpoint { remote-endpoint panel_in; }; }; };这里有两个关键点/delete-property/ display;删除基础文件imx6ul.dtsi里遗留的display display0属性port { lcdif_out: endpoint { remote-endpoint panel_in; }; };定义 lcdif 的输出端点指向 panel 的输入端点这种panel_in→lcdif_out的双向引用就是 OF graph 的核心概念。第四步——理解 OF graphOF graphOpen Firmware Graph是内核定义的一种用设备树描述图形设备连接的标准。不仅用于显示还用于摄像头、网络等子系统。它的结构是这样的lcdif (控制器) | [port] | [lcdif_out endpoint] | (remote-endpoint panel_in) | [panel_in endpoint] | [port] | panel (面板)每个设备都有一个port节点port里面有endpoint节点endpoint通过remote-endpoint指向对方的endpoint。这样就形成了一个有向图内核可以通过这个图找到设备之间的连接关系。对于显示系统控制器是源sourcepanel 是汇sink。控制器的port是输出端panel 的port是输入端。第五步——添加 sim2 节点主线内核的imx6ul.dtsi里缺失 sim2 节点定义我们需要手动添加。这个项目的移植补丁包含了这处修改/* 在 imx6ul.dtsi 的 AIPS2 总线节点下添加 */ sim2: sim021b4000 { compatible fsl,imx6ul-sim; reg 0x021b4000 0x4000; interrupts GIC_SPI 113 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH; clocks clks IMX6UL_CLK_SIM2; clock-names sim; status disabled; };然后在板级设备树里启用它sim2 { pinctrl-names default; pinctrl-0 pinctrl_sim2; assigned-clocks clks IMX6UL_CLK_SIM_SEL; assigned-clock-parents clks IMX6UL_CLK_SIM_PODF; assigned-clock-rates 240000000; pinctrl-assert-gpios gpio4 23 GPIO_ACTIVE_HIGH; port 1; sven_low_active; status okay; };第六步——配置 pinctrl每个外设都需要配置引脚复用pinctrl。i.MX6ULL 的引脚配置通过iomuxc节点完成iomuxc { pinctrl-names default; pinctrl_lcdif_dat: lcdifdatgrp { fsl,pins MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00 0x49 MX6UL_PAD_LCD_DATA01__LCDIF_DATA01 0x49 /* ... 更多 LCD 数据线 ... */ MX6UL_PAD_LCD_DATA23__LCDIF_DATA23 0x49 ; }; pinctrl_lcdif_ctrl: lcdifctrlgrp { fsl,pins MX6UL_PAD_LCD_CLK__LCDIF_CLK 0x49 MX6UL_PAD_LCD_ENABLE__LCDIF_ENABLE 0x49 MX6UL_PAD_LCD_HSYNC__LCDIF_HSYNC 0x49 MX6UL_PAD_LCD_VSYNC__LCDIF_VSYNC 0x49 ; }; };fsl,pins里的每个条目包含两部分宏定义如MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00指定引脚的复用功能配置值如0x49指定引脚的电气特性上拉、驱动强度等第七步——编译 DTB设备树源文件写好后编译成二进制 DTBcd~/linux-kernel/linux-mainlinemakeARCHarmCROSS_COMPILEarm-linux-gnueabihf- dtbs编译成功后DTB 文件在arch/arm/boot/dts/nxp/imx/目录下lsarch/arm/boot/dts/nxp/imx/imx6ull-aes.dtb第八步——验证 DTB你可以用dtc工具反编译 DTB检查编译结果dtc-Idtb-Odts-oimx6ull-aes.dts.tmp arch/arm/boot/dts/nxp/imx/imx6ull-aes.dtbcatimx6ull-aes.dts.tmp|grep-A20panel-dpi你应该能看到 panel 节点和port/endpoint结构。或者在运行中的系统上检查设备树# 在目标板上执行ls/proc/device-tree/cat/proc/device-tree/soc/bus2100000/lcdif21c8000/status常见问题排查问题一DTB 编译报错phandle_references如果你看到类似这样的报错arch/arm/boot/dts/nxp/imx/imx6ull-aes.dtsi:123.45: error: phandle_references: Reference to non-existent node display0这是因为你删了display0节点但没有删除display display0属性引用。解决方法是在lcdif节点里添加lcdif { /delete-property/ display; /* ... */ };问题二panel 驱动没有加载如果 dmesg 里没有 panel 相关的日志可能是CONFIG_DRM_PANEL_SIMPLE没有开启zcat /proc/config.gz|grepPANEL_SIMPLE应该看到CONFIG_DRM_PANEL_SIMPLEy。如果是n或m重新配置内核。问题三GPIO 冲突如果你看到类似这样的报错pin MX6UL_PAD_GPIO1_IO09 already requested by 1-005d; cannot claim for 2040000.touchscreen说明两个设备在用同一个 GPIO。检查设备树里的pinctrl-0配置确保没有重复的引脚定义。下一章预告到这里你应该理解了设备树的迁移方法特别是显示系统的 OF graph 写法。下一篇文章我们会深入讲解 DRM 显示系统的移植细节从旧 framebuffer 到 DRM 的完整迁移过程panel-dpi 驱动的使用方法背光和时序参数配置常见报错的排查方法显示功能验证显示系统是主线移植最复杂的部分我们下一章见。参考命令速查# 编译 DTBmakeARCHarmCROSS_COMPILEarm-linux-gnueabihf- dtbs# 反编译 DTB 检查dtc-Idtb-Odts-otmp.dts arch/arm/boot/dts/nxp/imx/imx6ull-aes.dtb# 在目标板上检查设备树ls/proc/device-tree/cat/proc/device-tree/soc/bus2100000/lcdif21c8000/status# 检查 pinctrl 配置cat/sys/kernel/debug/pinctrl/*/pins延伸阅读Device Tree Specification - 设备树规范OF Graph Documentation - OF graph 文档Device Tree Usage - 设备树使用指南