Linux驱动入门-设备树DTS

**设备树****DTS**:device tree source字面意思就是一块电路板上设备如上图中CPU、DDR、I2C、GPIO、SPI等**按照树形结构描绘成的一棵树**。按照**策略**和**功能**分离的思路就是驱动代码功能和设备树DTS配置文件策略分开来进行设计这样针对不同的电路板Linux驱动代码就不用动了只需要改改DTS就可以DTS中的**配置**会决定哪些驱动去运行。 Linux相关知识在嵌入式领域中很重要要学习可以找一个**能运行Linux代码的环境**最好有一个开发板也可以用**qemu**在**ubuntu**上运行可以参考之前的文章[Linux驱动-IMX6ULL开发板qemu环境搭建](http://mp.weixin.qq.com/s?__bizMzUzMDMwNTg2Nwmid2247484117idx1sn52af62bd90b92d6d2d341748d0b3a438chksmfa5284f1cd250de78afd4939479a551989366a516318d4511a8c363888a044b0686b0aa5c1cfscene21#wechat_redirect)或者自己搭建一个参考https://zhuanlan.zhihu.com/p/521196386设备树起源在Linux **2.6**中ARM架构的板极硬件细节过多地被**硬编码**在arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx中如果外设发生相应的变化那么驱动代码就需要改动。 2011年Linux之父Linus Torvalds发现这个问题后就通过邮件向ARM-Linux开发社区发了一封邮件不禁的发出了一句“**This whole ARM thing is a f\*cking pain in the ass**”。之后ARM社区就引入了PowerPC等架构已经采用的**设备树**(Flattened Device Tree)机制将板级信息内容都从Linux内核中分离开来用一个专属的文件格式来描述即现在的**.dts文件**。从3.x版本之后开始支持使用设备树这样做的意义重大可以实现驱动代码与设备的硬件信息相互的隔离减少了代码中的耦合性。通过设备树对硬件信息的抽象驱动代码只要负责处理逻辑而关于设备的具体信息存放到设备树文件中这样如果只是硬件接口信息的变化而没有驱动逻辑的变化开发者只需要修改设备树文件信息不需要改写驱动代码。设备树由一系列被命名的**节点**Node和**属性**Property组成而节点本身可包含子节点。在设备树中可描述的信息包括CPU的数量和类别。内存基地址和大小。总线和桥。外设连接。中断控制器和中断使用情况。GPIO控制器和GPIO使用情况。时钟控制器和时钟使用情况。基本上就是画一棵电路板上CPU、总线、设备组成的树Bootloader会将这棵树传递给内核然后内核可以识别这棵树并根据它展开出Linux内核中的platform_device、i2c_client、spi_device等设备而这些设备用到的内存、IRQ等资源也被传递给了内核内核会将这些资源绑定给展开的相应的设备。2. 基本概念介绍2.1 dts**dts**(device tree source设备树源文件)文件是一种ASCII文本格式的设备树描述文件此文件**适合人类阅读**主要是给用户看的。 硬件的相应信息都会写在.dts为后缀的文件中每一款硬件可以单独写一份**xxxx.dts**一般在Linux源码中存在大量的dts文件对于 arm 架构可以在arch/arm/boot/dts找到相应的dts另外mips则在arch/mips/boot/dtspowerpc在arch/powerpc/boot/dts。对于imx6ull开发板arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull_qemu.dtsdts中一般会包一个公共部分的dtsi文件如下#include “imx6ull.dtsi”2.2 dtsi值得一提的是对于一些相同的dts配置可以抽象到**dtsi文件**中然后类似于 C 语言的方式可以include到dts文件中对于imx6ull开发板arch/arm/boot/dts/imx6ull.dtsi 对于同一个节点的设置情况**dts中的配置会覆盖dtsi中的配置**。具体如下图所示2.3 dtc**dtc**是**编译**dts的工具可以在Ubuntu系统上通过指令apt-get install device-tree-compiler安装dtc工具不过在内核源码scripts/dtc路径下已经包含了dtc工具2.4 dtb**dtb**(Device Tree Blob)dts经过dtc编译之后会得到dtb文件dtb通过Bootloader引导程序**加载**到内核。所以Bootloader需要支持设备树才行Kernel 也需要加入设备树的支持dtb文件布局如下从上图可以看出DTB文件主要包含四部分内容struct ftdheader用来表明各个分部的偏移地址整个文件的大小版本号等memory reservation block在设备树中使用/memreserve/ 定义的保留内存信息structure block保存节点的信息节点的结构strings block保存属性的名字单独作为字符串保存dtb文件代码级别的解析可以参考https://cloud.tencent.com/developer/article/1887823(1) dtb 文件的结构图如下(2) 设备节点的结构图如下2.5 DTB****加载及解析过程U-Boot处理如下3. DTS基本框架下图是一个设备树文件的基本架构大概看了一下有点**类似于****XML文件**简单概括一下有这几个部分一个例子1 个双核ARM Cortex-A932 位处理器ARM 本地总线上的内存映射区域分布有两个串口分别位于0x101F1000和0x101F2000GPIO控制器位于0x101F3000SPI控制器位于0x10170000中断控制器位于0x10140000外部总线桥上连接的设备如下SMC SMC91111以太网位于0x10100000I2C控制器位于0x1016000064MB NOR Flash位于0x30000000外部总线桥上连接的 I2C 控制器所对应的 I2C 总线上又连接了Maxim DS1338实时钟I2C 地址为0x58具体如下图所示一个移植网卡的例子比如dm9000网卡就需要首先将示例信息挂接到我们的板级设备树上并根据芯片手册和电路原理图将相应的属性进行配置再配置相应的驱动。需要注意的是dm9000的地址线一般是接在片选线上的所以设备树中就应该归属与相应片选线节点我这里用的exynos4412接在了bank1所以是**0x50000000 0x2 0x50000004 0x2**最终的配置结果是然后make menuconfig勾选相应的选项将dm9000的驱动编译进内核。[*]Networking support---Networking options---*Packet socket*Unix domain sockets[*]TCP/IP networking[*]IP:kernel level autoconfigurationDevice Drivers---[*]Network device support---[*]Ethernetdriversupport(NEW)---*DM9000 supportFile systems---[*]NetworkFileSystems(NEW)---*NFS client support[*]NFS client supportforNFS version3[*]NFS client supportforthe NFSv3 ACL protocol extension[*]Root file systemonNFS执行make uImage;make dtbs,tftp下载成功加载nfs根文件系统并进入系统表示网卡移植成功详细语法参考https://www.cnblogs.com/xiaojiang1025/p/6131381.html4. 修改DTS试验4.1 dts****修改修改设备树文件arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull_qemu.dts添加一个我们自己的模块dts_tree1修改完成后执行make dtbs 重新编译设备树文件编译完成后arch/arm/boot/dts/100ask\_imx6ull\_qemu.dtb将其下载到芯片中。或者用qemu运行的时候修改参考指向这个新的dtb文件。查看设备树节点进入内核执行ls /proc/device-tree/我们会发现刚刚创建的设备树节已经存在了跟我们在dts里面修改的一样这里变成了一个个的文件形式。文件的名字是属性的名字内容是值。具体看看节点的内容执行4.2内核中添加驱动模块参考Linux驱动实践:带你一步一步编译内核驱动程序 - IOT物联网小镇 - 博客园在/drivers文件夹下创建dts_test文件夹然后创建Kconfig文件Bashconfig DTS_TESTtristate dts testdefault yhelpThis is the dts test创建Makefile文件JavaScriptobj-$(CONFIG_DTS_TEST) dts_test.o在drivers文件夹下的Kconfig和Makefile文件中分别添加Csource drivers/dts_test/Kconfigobj-$(CONFIG_DTS_TEST) dts_test/创建dts_test.c文件C#include linux/init.h#include linux/module.h#include linux/platform_device.h#include linux/of.h#include linux/of_gpio.h#include linux/miscdevice.h#include linux/fs.h#include linux/errno.h#include linux/gpio/consumer.h#include linux/interrupt.h#include linux/irq.h#include linux/gpio_keys.h#include linux/of_irq.h#include linux/gpio.h#include linux/property.h#include asm/io.h#include asm/uaccess.h#include linux/slab.h#include linux/device.h#define DRIVER_NAME imx6ul,dts-treestatic int devtree_probe(struct platform_device * pdev){struct fwnode_handle *child;const char *p1,*p2[3];u32 p3[2],value;u8 testmac[6];int i0;printk(KERN_INFO \n**********devtree_probe******************\n);device_property_read_string(pdev-dev,test-string,p1);printk(devtree_probe node test-string is: %s\n,p1);device_property_read_string_array(pdev-dev, test-strings, p2, 3);printk(devtree_probe node test-strings is: %s%s%s\n,p2[0],p2[1],p2[2]);device_property_read_u32(pdev-dev,test-u32,value);printk(devtree_probe node test-u32 is: %d\n,value);device_property_read_u32_array(pdev-dev, test-u32s, p3, 2);printk(devtree_probe node test-u32s is: %d,%d\n,p3[0],p3[1]);device_property_read_string(pdev-dev,compatible,p1);printk(devtree_probe node compatible is: %s\n,p1);device_property_read_string(pdev-dev,status,p1);printk(devtree_probe node status is: %s\n,p1);printk( \n * devtree_probe child node \n);device_for_each_child_node(pdev-dev, child){printk(*************childnode%d*************\n,i);fwnode_property_read_string(child,test-string,p1);printk(childnode test-string is: %s\n,p1);fwnode_property_read_string_array(child,test-strings,p2,3);printk(childnode test-strings is: %s%s%s\n,p2[0],p2[1],p2[2]);fwnode_property_read_u32_array(child,test-u32,value,1);printk(childnode test-u32 is: %d\n,value);fwnode_property_read_u32_array(child,test-u32s,p3,2);printk(childnode test-u32s is: %d,%d\n,p3[0],p3[1]);fwnode_property_read_u8_array(child,test-u8s,testmac,6);printk(childnode test-u32s is: [%x,%x,%x,%x,%x,%x]\n,testmac[0],testmac[1],testmac[2],testmac[3],testmac[4],testmac[5]);}return 0;}static int devtree_remove(struct platform_device * pdev){printk(KERN_INFO devtree_remove\n);return 0;}static const struct of_device_id of_devtree_dt_match[] {{.compatible DRIVER_NAME},{},};MODULE_DEVICE_TABLE(of,of_devtree_dt_match);static struct platform_driver devtree_test_driver {.probe devtree_probe,.remove devtree_remove,.driver {.name DRIVER_NAME,.owner THIS_MODULE,.of_match_table of_devtree_dt_match,},};static int devtree_test_init(void){int num0,i0,value;const char *p1;struct device_node *node1,*childnode1;u32 p2[2];u8 testmac[6];pr_warn(KERN_INFO ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^devtree_test_init^^^^^^^^^^^ \n);printk(KERN_INFO ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^devtree_test_init^^^^^^^^^^^ \n);printk(\n*************devtree init start ***************\n);node1 of_find_node_by_path(/dts-tree1);if(node1 NULL){printk(of_find_node_by_path failed\n);return -ENODEV;}else{printk(of_find_node_by_path dts-tree1 ok\n);}//read stringof_property_read_string(node1, test-string, p1);printk(dts-tree1 node :test-string is: %s\n,p1);//read stringsnum of_property_count_strings(node1, test-strings);printk(dts-tree1 node test-strings num is: %d\n,num);for(i0;inum;i){of_property_read_string_index(node1,test-strings,i,p1);printk(%s,p1);}//read string compatibleof_property_read_string(node1, compatible, p1);printk(dts-tree1 node compatible is: %s\n,p1);//read string statusof_property_read_string(node1, status, p1);printk(dts-tree1 node status is: %s\n,p1);//read u32 test-u32of_property_read_u32(node1,test-u32,value);printk(dts-tree1 node test-u32 is: %d\n,value);//read u32s test-u32sof_property_read_u32_array(node1, test-u32s, p2, 2);printk(dts-tree1 node test-u32s is: %d,%d\n,p2[0],p2[1]);//read u8s test-u8sof_property_read_u8_array(node1, test-u8s, testmac, 6);printk(dts-tree1 node test-u8s is: %x,%x,%x,%x,%x,%x\n,testmac[0],testmac[1],testmac[2],testmac[3],testmac[4],testmac[5]);//get dts_child_node1 device nodechildnode1 of_get_child_by_name(node1,dts_child_node1);if(childnode1 NULL){printk(of_get_child_by_name failed\n);return -ENODEV;}printk(of_get_child_by_name dts_child_node1 ok\n);of_property_read_string(childnode1, test-string, p1);printk(dts_child_node1 node test-string is: %s\n,p1);return platform_driver_register(devtree_test_driver);}static void devtree_test_exit(void){printk(KERN_INFO \ndevtree_test_exit\n);platform_driver_unregister(devtree_test_driver);}module_init(devtree_test_init);module_exit(devtree_test_exit);MODULE_LICENSE(GPL);MODULE_AUTHOR(zheng);Kconfig中是y这样系编译运行后会直接看到打印4.3常用****OF APIlinux 内核中和设备树相关的函数内核关于设备树的驱动都放在**/drivers/of**下用户可以使用这里面的函数对设备树进行操作。后记**入门系列**还是比较适合**公众号**一些零碎的拓展知识面学习。总感觉这种**查询式的学习**不利于系统的掌握一项技能可以这么说**高手都不是这么学习的**。答案估计是实际的**工作经验****看书**。系统深入的学习技术首先科班出身很重要例如计算机专业四大专业课然后就是对计算机经典书籍的阅读。 在工作中可能遇到问题了查点资料感觉可能也就学了点**奇巧淫技**这里需要把**经验性的知识**和**理论性的知识**区分开这就是**科学**与**技术**的区别经验性的知识没有师傅带就完蛋了可以多寻求帮助但是理论性的东西就需要看书愿大家能沉下心来找点经典大部头书“**读上那么一读确实挺不错的”**。“啥都懂一点啥都不精通干啥都能干干啥啥不是专业入门劝退堪称程序员杂家”。后续会继续更新纯干货分析无广告不打赏欢迎分享给朋友欢迎评论交流“那路谈OS与SoC嵌入式软件”欢迎关注个人文章汇总https://thatway1989.github.io