設(shè)備樹使用簡介

是不是所有的Linux內(nèi)核都是完美的？畢竟諸多黑客效力于此，當(dāng)然不是，至少在內(nèi)核3.x版本之前不是，之前的代碼臃腫，代碼利用率較低，直到設(shè)備樹的引入，徹底改善這一情況；

一、FDT的概念

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，Bootloader開始加載，將內(nèi)核文件，如zImage讀取到內(nèi)存中，內(nèi)核按照我們的代碼，逐一去配置每個(gè)寄存器，每個(gè)外設(shè)，似乎沒有什么問題。但是試想一下，100種ARM芯片，就要寫100個(gè)配置文件么？當(dāng)然，如果你非要這么做，我也無話可說。如果能抽象出一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它可以直接抽象出內(nèi)核需要配置的所有硬件以及硬件屬性，BootLoader預(yù)讀取到內(nèi)存中，在內(nèi)核啟動(dòng)以后，可以直接配置，對(duì)于用戶而言，配置MCU的外圍時(shí)我們直接面對(duì)的就只是這個(gè)DTS文件，極其方便快捷。FDT準(zhǔn)確來講是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使得硬件可以用形如XML的描述語言來描述。

二、設(shè)備樹結(jié)構(gòu)

圖一   設(shè)備樹結(jié)構(gòu)

設(shè)備樹一般包含以上內(nèi)容：

?  根節(jié)點(diǎn)“/”下的model ，這個(gè)一般為字符串類型，它描述了廠商以及板子名稱；

?  根節(jié)點(diǎn)“/”下的compitable，這個(gè)一般為字符串類型，用以匹配model選定的開發(fā)板對(duì)應(yīng)的代碼；包括后續(xù)外圍驅(qū)動(dòng)的匹配均是有這個(gè)compitable來完成；

? 根節(jié)點(diǎn)“/”下的aliases，這個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)只能放在根節(jié)點(diǎn)目錄，主要用以存放外設(shè)的別名，簡單講，"/soc/aips-bus@02000000/spba-bus@02000000/serial@02020000"其實(shí)是一個(gè)串口，但是開發(fā)人員自己看起來并不直觀，我可以在aliases中寫作：serial ="/soc/aips-bus@02000000/spba-bus@02000000/serial@02020000";serial即可代替剛才的串口設(shè)備；

? 根節(jié)點(diǎn)“/”下的chosen:這個(gè)并非物理設(shè)備節(jié)點(diǎn)，而是內(nèi)核啟動(dòng)參數(shù)的節(jié)點(diǎn)，類似于uboot階段的bootargs參數(shù)；

當(dāng)然，這個(gè)節(jié)點(diǎn)也可以是子節(jié)點(diǎn)，不一定要在根節(jié)點(diǎn)下；

實(shí)例：chosen {

        stdout-path = &uart1;

    };

? snvs@020b0000:除以上節(jié)點(diǎn)，剩下的我一般稱之為物理設(shè)備節(jié)點(diǎn)（可能不準(zhǔn)確），以snvs外設(shè)舉例，直接舉例；

實(shí)例：snvs@020b0000{

        conpitable = “fsl,imx6ul-snvs”;

        reg = <0x020b0000 0x4000>;

        interrupts = <0x0 0x4 0x4>;

};

（1）“@”后面緊跟就是該外設(shè)在MCU總線的地址，這個(gè)不難理解，可以理解為外設(shè)的基地址，外設(shè)模型 name@addresss;”

（2）“compitable”:如上陳述，非常關(guān)鍵的屬性，匹配外設(shè)驅(qū)動(dòng)，屬性模型 compitable = “[manufacture,[model]]”;

（3）“reg”:該屬性為外設(shè)地址屬性，第一個(gè)參數(shù)為該節(jié)點(diǎn)總線地址，后者為地址長度；

（4）“interrupt”:顧名思義，該外設(shè)的中斷，para1表示該中斷是不是SPI中斷（shared peripheral interrupt），注意名詞區(qū)分，參數(shù)值為1表示為SPI中斷，反之不是SPI中斷；para2是該中斷號(hào)；para3表示觸發(fā)方式，參數(shù)值為1，表示上升沿觸發(fā)，為4表示高電平觸發(fā)；如果需要低電平以及下降沿觸發(fā)，硬件需要加非門；

三、編譯設(shè)備樹與反編譯

設(shè)備樹編譯，我們都知道使用如下命令編譯：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-  dtbs  或者

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-  all

實(shí)際上，是dtc這個(gè)文件在負(fù)責(zé)把dts解釋成dtb文件，該文件在內(nèi)核源碼根目錄 ./scripts/dtc

編譯命令：

./scripts/dtc/dtc –I dts –O dtb /home/gyh/tmp/imx6y2c-256m.dtb  ./arch/arm/boot/dts/imx6y2c-256m.dts

反編譯命令：

./scripts/dtc/dtc -I dtb -O dts -o /home/gyh/tmp/imx6y2c_asm.dts   ./arch/arm/boot/dts/imx6y2c-256m.dtb

對(duì)于Linux命令的使用，可以使用help cmdname 或者man cmdname，對(duì)于dtc，非內(nèi)建命令，man dtc:

  -I <input format>

              Input formats are:

              dts - device tree source text

              dtb - device tree blob

              fs - /proc/device-tree style directory

  -O <output format>

              Output formats are:

              dts - device tree source text

              dtb - device tree blob

              asm - assembler source

系統(tǒng)提供的dts一般引用dtsi這個(gè)母設(shè)備樹，所以大量外設(shè)都是直接引用dtsi中的，因此很難理解這些字符串是怎樣的匹配驅(qū)動(dòng)程序的，但是一旦將已經(jīng)生產(chǎn)的dtb文件反編譯，生產(chǎn)的dts文件將更直觀；但是易讀性也更差。這并不矛盾；我選擇，” /”  ,”chosen” ,”aliases”三個(gè)節(jié)點(diǎn)來對(duì)比。

圖二   BSP提供的dts文件

圖三   反編譯的dts文件

對(duì)同一個(gè)chosen節(jié)點(diǎn)：BSP中dts描述為stdout-path = &uart1;這樣很難想象它是怎樣把該外設(shè)定義為標(biāo)準(zhǔn)輸出的，但是如果看反編譯文件可以較好的理解，標(biāo)準(zhǔn)輸出被重定向到某個(gè)可以作為輸出的外設(shè)地址；

四、設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)添加與驗(yàn)證

       （1）直接在dts文件中查找，是否已經(jīng)存在你需要的外設(shè)節(jié)點(diǎn)；如果有，且該外設(shè)支持多從機(jī)或者多節(jié)點(diǎn)，直接在該節(jié)點(diǎn)下面，添加子節(jié)點(diǎn)，以GPIO_LED為例。

圖四   GPIO_LEDS節(jié)點(diǎn)

（2）假設(shè)，你需要添加一個(gè)黃色的LED，那么仿照已經(jīng)存在的節(jié)點(diǎn)，復(fù)制一個(gè)節(jié)點(diǎn)在母節(jié)點(diǎn)下，命名為green-led,同時(shí)用GPIO3_4為該LED驅(qū)動(dòng)引腳；你希望在arm板上叫他，My_Cute（這個(gè)名字不好），那么最后修改如下：

圖五  增加yellow-led節(jié)點(diǎn)

（3）節(jié)點(diǎn)添加完成，引用了GPIO3_4，所以你需要確認(rèn)該MCU引腳已經(jīng)配置為GPIO功能，這里直接貼出配置代碼：MX6UL_PAD_LCD_RESET__GPIO3_IO04 0x40017059

圖六  引腳配置為GPIO

該宏定義MX6UL_PAD_LCD_RESET__GPIO3_IO04在./arch/arm/boot/dts/imx6ull-pinfunc.h中；針對(duì)同一個(gè)引腳的全部復(fù)用，均定義了宏，可以直接調(diào)用；該dts并未直接包含imx6ull-pinfunc.h，在其他dtsi中已經(jīng)包含該頭文件；

（4）如果之前已經(jīng)完全編譯過內(nèi)核，可以直接編譯dtb，注意不要make menuconfig或者defconfig，否則會(huì)覆蓋zImage的配置文件.config；

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-  dtbs

（5）編譯完成后，開發(fā)板直接進(jìn)入uboot模式，tftp網(wǎng)絡(luò)燒寫dtb，reset重啟生效；

run updtb

（備注：updtb為組合命令updtb=if tftp ${fdt_file}; then nand erase.part dtb; nand write ${loadaddr} dtb ${filesize}; fi;）

（6）如果dtb按照我們理解修改是正確的，那么我們將在開發(fā)板的/sys/class/leds下面看到我們的My_Cute這個(gè)LED節(jié)點(diǎn)；結(jié)果如下：

圖七  開發(fā)板設(shè)備截圖

其實(shí)，可以看到/sys/class/leds下面的設(shè)備節(jié)點(diǎn)都是指向/devices/platfome/leds目錄的連接文件，也就是這里僅僅是這個(gè)設(shè)備的“快捷方式”，我們也可以進(jìn)行文件IO操作；

（7）文件IO操作：打開My_Cute節(jié)點(diǎn)，可以看到以下接口可以操作，但是我們?cè)谔砑覩PIO_LEDS并沒有添加這些屬性。Brightness, trigger—led亮度以及觸發(fā)方式比較常用，那么問題來了，為什么會(huì)有這些接口。因?yàn)樗鼈兝^承了母節(jié)點(diǎn)的屬性，所以我們需要找到母節(jié)點(diǎn)設(shè)備的定義。

圖八  yellow-led的操作接口

（8）講道理，所有的內(nèi)核驅(qū)動(dòng)你都可以嘗試在 ./driver/下面去找，針對(duì)led類，我們直接進(jìn)入leds文件夾，發(fā)現(xiàn)leds的驅(qū)動(dòng)leds-gpio.c在，在這里就可以理解led的接口為什么是這樣；當(dāng)然優(yōu)秀的驅(qū)動(dòng)應(yīng)該還有一份清晰的文檔，你同樣可也嘗試去源碼根目錄的. /Documentation 中查找leds-gpio的使用文檔；這里也會(huì)解釋，我為什么會(huì)去開發(fā)板的/sys/class/leds下面去查看我增加的My_Cute節(jié)點(diǎn)；

圖九  驅(qū)動(dòng)使用文檔

（9）增加一個(gè)驅(qū)動(dòng)或者一個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)到設(shè)備樹中，你可以先查看內(nèi)核源碼的/ Documentation目錄，其中包含了幾乎所有驅(qū)動(dòng)的使用說明以及設(shè)備樹屬性的解釋，同時(shí)也包括大量優(yōu)秀的內(nèi)核調(diào)試技巧；再去寫節(jié)點(diǎn)，也可以先模仿，針對(duì)不懂的地方再來看文檔，印象更為深刻。

五、結(jié)語

設(shè)備樹相比于傳統(tǒng)的配置文件，無疑是降低了Linux外設(shè)開發(fā)與使用的門檻，但是也隱藏了大量的細(xì)節(jié)，難以了解其底層的驅(qū)動(dòng)原理；對(duì)于LINUX內(nèi)核的了解，我所認(rèn)識(shí)的還不及冰山一角，單希望對(duì)你有一點(diǎn)幫助。