需要了解的Linux系統(tǒng)設(shè)備樹

在Linux3.x版本后，arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx中，描述板級(jí)細(xì)節(jié)的代碼（比如platform_device、i2c_board_info等）被大量取消，取而代之的是設(shè)備樹，其目錄位于arch/arm/boot/dts

1.設(shè)備樹的組成

1個(gè)dts文件+n個(gè)dtsi文件，它們編譯而成的dtb文件就是真正的設(shè)備樹

soc廠商會(huì)把soc公共的特性和多塊開發(fā)板公用的特性提煉為dtsi，而dts則負(fù)責(zé)描述某個(gè)具體的產(chǎn)品（開發(fā)板）的特性。dts直接或間接的包含多個(gè)dtsi（類似于c語言的頭文件），就體現(xiàn)了一個(gè)完整的產(chǎn)品（開發(fā)板）所有的特性。以solidrun公司的hummingboard為例，其組成為

imx6dl-hummingboard.dts |_imx6dl.dtsi | |_imx6qdl.dtsi |_imx6qdl-microsom.dtsi |_imx6qdl-microsom-ar8035.dtsi

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此外，dts/dtsi兼容c語言的一些語法，能使用宏定義，也能包含.h文件

2.設(shè)備樹的結(jié)構(gòu)

下面分別是是imx6dl-hummingboard.dts以及imx6dl.dtsi文件，我們以它們?yōu)槔齺矸治?，不難發(fā)現(xiàn)dts文件內(nèi)容很少，只有一些板級(jí)的特征，大部分公共的硬件描述都在dtsi文件中

imx6dl-hummingboard.dts 文件節(jié)選

/dts-v1/;#include "imx6dl.dtsi"#include "imx6qdl-microsom.dtsi"#include "imx6qdl-microsom-ar8035.dtsi"/ { model = "SolidRun HummingBoard DL/Solo"; compatible = "solidrun,hummingboard", "fsl,imx6dl"; ir_recv: ir-receiver { compatible = "gpio-ir-receiver"; gpios = <&gpio1 2 1>; pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&pinctrl_hummingboard_gpio1_2>; }; regulators { compatible = "simple-bus"; reg_3p3v: 3p3v { compatible = "regulator-fixed"; regulator-name = "3P3V"; regulator-min-microvolt = <3300000>; regulator-max-microvolt = <3300000>; regulator-always-on; }; }&i2c1 { pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&pinctrl_hummingboard_i2c1>; rtc: pcf8523@68 { compatible = "nxp,pcf8523"; reg = <0x68>; };};

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imx6dl.dtsi文件節(jié)選

/ { aliases { /*省略無關(guān)代碼*/ } soc { #address-cells = <1>; #size-cells = <1>; compatible = "simple-bus"; interrupt-parent = <&intc>; ranges; /*省略無關(guān)代碼*/ timer@00a00600 { compatible = "arm,cortex-a9-twd-timer"; reg = <0x00a00600 0x20>; interrupts = <1 13 0xf01>; clocks = <&clks IMX6QDL_CLK_TWD>; }; aips-bus@02000000 { /* AIPS1 */ compatible = "fsl,aips-bus", "simple-bus"; #address-cells = <1>; #size-cells = <1>; reg = <0x02000000 0x100000>; ranges; /*省略無關(guān)代碼*/ gpio1: gpio@0209c000 { compatible = "fsl,imx6q-gpio", "fsl,imx35-gpio"; reg = <0x0209c000 0x4000>; interrupts = <0 66 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>, <0 67 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; gpio-controller; #gpio-cells = <2>; interrupt-controller; #interrupt-cells = <2>; }; /*省略無關(guān)代碼*/ i2c1: i2c@021a0000 { #address-cells = <1>; #size-cells = <0>; compatible = "fsl,imx6q-i2c", "fsl,imx21-i2c"; reg = <0x021a0000 0x4000>; interrupts = <0 36 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; clocks = <&clks IMX6QDL_CLK_I2C1>; status = "disabled"; }; }; /*省略無關(guān)代碼*/ }; };

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基本構(gòu)造

{}包圍起來的結(jié)構(gòu)稱之為節(jié)點(diǎn)，dts中最開頭的/ {}，稱為根節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是xxx@yyy{…}，xxx是節(jié)點(diǎn)的名字，yyy則不是必須的，其值為節(jié)點(diǎn)的地址（寄存器地址或其他地址），比如i2c1: i2c@021a0000中的就是一個(gè)i2c控制器的寄存器基地址，rtc: pcf8523@68中的就是這個(gè)rtc設(shè)備的i2c地址

屬性：地址

有關(guān)節(jié)點(diǎn)的地址，比如i2c@021a0000，雖然它在名字后面跟了地址，但是正式的設(shè)置是在reg屬性中設(shè)置的比如：reg = <0x021a0000 0x4000>;?reg的格式通常為 ，0x021a0000是寄存器基地址，0x4000是長度。address 和length的個(gè)數(shù)是可變的，由父節(jié)點(diǎn)的屬性#address-cells?和#size-cells?決定，比如節(jié)點(diǎn)i2c@021a0000的父節(jié)點(diǎn)是aips-bus@02000000，其#address-cells?和#size-cells均為1，所以下面的i2c節(jié)點(diǎn)的reg屬性就有一個(gè)address 和length，而i2c節(jié)點(diǎn)本身#address-cells?和#size-cells?分別為1和0，所以其下的rtc: pcf8523@68?的reg屬性就只有一個(gè)0x68（i2c地址）了

屬性：兼容性

如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)是設(shè)備節(jié)點(diǎn)，那么它一定要有compatible（兼容性），因?yàn)檫@將作為驅(qū)動(dòng)和設(shè)備（設(shè)備節(jié)點(diǎn)）的匹配依據(jù)，compatible（兼容性）的值可以有不止一個(gè)字符串以滿足不同的需求，詳見下一節(jié)。而根節(jié)點(diǎn)的compatible也是非常重要的，也就是"fsl,imx6dl"這個(gè)字符串，因?yàn)橄到y(tǒng)啟動(dòng)后，將根據(jù)根節(jié)點(diǎn)的compatible來判斷cpu信息，并由此進(jìn)行初始化

屬性設(shè)置的套路

一般來說，每一種設(shè)備的節(jié)點(diǎn)屬性設(shè)置都會(huì)有一些套路，比如可以設(shè)置哪些屬性？屬性值怎么設(shè)置？那怎么知道這些套路呢，有兩種思路

第一種是抄類似的dts，比如我們自己項(xiàng)目的平臺(tái)是4412，那么就可以抄exynos4412-tiny4412.dts、exynos4412-smdk4412.dts這類相近的dts

第二種是查詢內(nèi)核中的文檔，比如Documentation/devicetree/bindings/i2c/i2c-imx.txt就描述了imx平臺(tái)的i2c屬性設(shè)置方法；Documentation/devicetree/bindings/fb就描述了lcd、lvds這類屬性設(shè)置方法

節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系

節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，通常通過“標(biāo)號(hào)引用”和“包含”來實(shí)現(xiàn)

所謂標(biāo)號(hào)引用，就是在節(jié)點(diǎn)名稱前加上標(biāo)號(hào)，這樣設(shè)備樹的其他位置就能夠通過&符號(hào)來調(diào)用/訪問該節(jié)點(diǎn)，比如上面代碼ir_recv節(jié)點(diǎn)中的gpio屬性，就引用了gpio1標(biāo)號(hào)處的節(jié)點(diǎn)

包含則是最基本的方式，比如我們要在i2c1接口添加一個(gè)i2c外設(shè)，那么就必須要在i2c1下面添加一個(gè)節(jié)點(diǎn)，比如上面代碼中的rtc: pcf8523@68 {}

標(biāo)號(hào)引用常常還作為節(jié)點(diǎn)的重寫方式，比如下面代碼是imx6qdl.dtsi中定義的i2c節(jié)點(diǎn)，而前面imx6dl-hummingboard.dts中的&i2c1，就是對(duì)i2c1標(biāo)號(hào)處節(jié)點(diǎn)的一次重寫，在其內(nèi)部添加了一個(gè)rtc設(shè)備

如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)是屬性節(jié)點(diǎn)（即僅僅是作為屬性被其他節(jié)點(diǎn)調(diào)用），那么它定義在哪里其實(shí)無所謂，重要的是調(diào)用的位置，比如lcd屏幕的時(shí)序，其實(shí)我們完全可以把它定義在其他犄角旮旯，然后在lcd節(jié)點(diǎn)下用&來調(diào)用它，這也是可以的。這有點(diǎn)類似于函數(shù)：在哪定義不重要，重要的是在哪調(diào)用

3.內(nèi)核（驅(qū)動(dòng)）與節(jié)點(diǎn)的匹配

首先，內(nèi)核必須要知道dtb文件的地址，這由U-boot來告訴內(nèi)核，詳見U-boot引導(dǎo)內(nèi)核流程分析?第6節(jié)。只要內(nèi)核知曉了dtb文件的地址，那么驅(qū)動(dòng)就可以通過一些API任意獲取設(shè)備樹的內(nèi)部信息

對(duì)于3.x版本之后的內(nèi)核，platform、i2c、spi等設(shè)備不再需要在mach-xxx中注冊(cè)，驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒅苯雍驮O(shè)備樹里的設(shè)備節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配對(duì)，是通過設(shè)備節(jié)點(diǎn)中的compatible（兼容性）來與設(shè)備節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配對(duì)的，這里只做簡單介紹，具體的應(yīng)用詳見?基于i2c子系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)分析、?基于platform總線的驅(qū)動(dòng)分析

這里以pcf8523驅(qū)動(dòng)為例，只要驅(qū)動(dòng)中的of_match_table 中的compatible 值和設(shè)備節(jié)點(diǎn)中的compatible 相匹配，那么probe函數(shù)就會(huì)被觸發(fā)。不僅i2c是這樣，platform、spi等都是這個(gè)原理

/*定義的of_match_table*/static const struct of_device_id pcf8523_of_match[] = { { .compatible = "nxp,pcf8523" }, { }};/*driver 結(jié)構(gòu)體中的of_match_table*/static struct i2c_driver pcf8523_driver = { .driver = { .name = DRIVER_NAME, .owner = THIS_MODULE, .of_match_table = of_match_ptr(pcf8523_of_match), }, .probe = pcf8523_probe, .id_table = pcf8523_id,};

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i2c和spi驅(qū)動(dòng)還支持一種“別名匹配”的機(jī)制，就以pcf8523為例，假設(shè)某程序員在設(shè)備樹中的pcf8523設(shè)備節(jié)點(diǎn)中寫了compatible = "pcf8523";，顯然相對(duì)于驅(qū)動(dòng)id_table中的"nxp,pcf8523"，他遺漏了nxp字段，但是驅(qū)動(dòng)卻仍然可以匹配上，因?yàn)閯e名匹配對(duì)compatible中字符串里第二個(gè)字段敏感

4.常見屬性的設(shè)置與獲取

當(dāng)修改或編寫驅(qū)動(dòng)時(shí)，常常需要修改gpio、時(shí)鐘、中斷等等參數(shù)，以前都是在mach-xxx中的device設(shè)置的，現(xiàn)在則要在節(jié)點(diǎn)里設(shè)置，然后驅(qū)動(dòng)用特殊的API來獲取

屬性的獲取常常在probe函數(shù)中進(jìn)行，但是獲取屬性之前，最重要的是，確定哪個(gè)節(jié)點(diǎn)觸發(fā)了驅(qū)動(dòng)。如果一個(gè)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)，那驅(qū)動(dòng)可以通過int of_device_is_compatible(const struct device_node *device, const char *name)來判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否包含指定的compatible（兼容性）

gpio的設(shè)置與獲取

/*imx6dl.dtsi中g(shù)pio1控制器的定義節(jié)點(diǎn)*/gpio1: gpio@0209c000 { compatible = "fsl,imx6q-gpio", "fsl,imx35-gpio"; reg = <0x0209c000 0x4000>; interrupts = <0 66 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>, <0 67 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; gpio-controller; #gpio-cells = <2>; interrupt-controller; #interrupt-cells = <2>;};/*imx6qdl-sabreauto.dtsi中某個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)*/max7310_reset: max7310-reset { compatible = "gpio-reset"; reset-gpios = <&gpio1 15 1>; reset-delay-us = <1>; #reset-cells = <0>;};

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一般來說，我們把gpio屬性的名字起為xxx-gpios（xxx我們可以隨便起），這樣驅(qū)動(dòng)才能通過特定API從識(shí)別該屬性，并轉(zhuǎn)換成具體的gpio號(hào)

該設(shè)備節(jié)點(diǎn)中設(shè)置了reset-gpios = <&gpio1 15 1>;這格式是什么意思呢？&gpio1 15引用了gpio1節(jié)點(diǎn)，故此處含義為gpio1_15這個(gè)引腳；最后一個(gè)參數(shù)1則代表低電平有效，0則為高電平有效。至于gpio1_15具體對(duì)應(yīng)哪個(gè)引腳，在imx6的手冊(cè)上都有詳細(xì)描述

其實(shí)最后一個(gè)參數(shù)（高低電平有效）不是必須的，因?yàn)間pio1節(jié)點(diǎn)中設(shè)置了#gpio-cells = <2>;，所以才有兩個(gè)參數(shù)；某些soc的gpio節(jié)點(diǎn)中會(huì)設(shè)置為#gpio-cells = <1>;，那么可以不寫最后一個(gè)參數(shù)

驅(qū)動(dòng)一般通過以下接口獲取上面節(jié)點(diǎn)中g(shù)pio的屬性。該函數(shù)第一個(gè)參數(shù)是節(jié)點(diǎn)，一般可以在傳入probe的參數(shù)中間接獲得；第二個(gè)參數(shù)是gpio屬性的名字，一定要和節(jié)點(diǎn)屬性中的xxx-gpios相同；最后一個(gè)是編號(hào)index，當(dāng)節(jié)點(diǎn)中有n個(gè)同名的xxx-gpios時(shí)，可以通過它來獲取特定的那個(gè)gpio，同一節(jié)點(diǎn)中g(shù)pio同名情況很少存在，所以我們都把index設(shè)為0

gpio = of_get_named_gpio(node, "reset-gpios", index);

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在dts和驅(qū)動(dòng)都不關(guān)心gpio名字的情況下，也可直接通過以下接口來獲取gpio號(hào)，這個(gè)時(shí)候編號(hào)index就十分重要了，可以指定拿取節(jié)點(diǎn)的第index個(gè)gpio屬性

gpio = of_get_gpio(node, index);

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中斷的設(shè)置與獲取

假設(shè)某設(shè)備節(jié)點(diǎn)需要一個(gè)gpio中斷

/*先確定中斷所在的組*/interrupt-parent = <&gpio6>;/*表示中斷，GPIO6中的第８個(gè)IO，2為觸發(fā)類型，下降沿觸發(fā)*/interrupts = <8 2>;

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而在驅(qū)動(dòng)中使用?中斷號(hào) =irq_of_parse_and_map(node, index)函數(shù)返回值來得到中斷號(hào)

自定義屬性的設(shè)置與獲取

所謂的自定義屬性，有點(diǎn)類似于老內(nèi)核中的platform_data，我們?cè)谠O(shè)備節(jié)點(diǎn)中可以隨意添加自定義屬性，比如下面這個(gè)節(jié)點(diǎn)里面的屬性都是我們自己定義的

reg_3p3v: 3p3v { compatible = "regulator-fixed"; regulator-name = "3P3V"; regulator-min-microvolt = <3300000>; regulator-max-microvolt = <3300000>; regulator-always-on;};

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針對(duì)32位整形的屬性，比如上面的regulator-min-microvolt，可以利用下面這個(gè)API來獲取屬性值，第一個(gè)參數(shù)是節(jié)點(diǎn)，第二個(gè)參數(shù)是屬性名字，第三個(gè)是輸出型參數(shù)（把讀出來的值放進(jìn)去）

of_property_read_u32(node, "regulator-min-microvolt", μvolt);

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類似的讀取數(shù)值的API還有：

int of_property_read_u8(const struct device_node *np, const char *propname, u8 *out_value)int of_property_read_u16(const struct device_node *np, const char *propname, u16 *out_value)

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下列API可檢查節(jié)點(diǎn)中某個(gè)屬性是否存在，存在則返回true，不存在則返回false

bool of_property_read_bool(const struct device_node *np, const char *propname)

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當(dāng)節(jié)點(diǎn)中存在字符串時(shí)，可以像下面那樣讀取，比如我們讀取前面reg_3p3v節(jié)點(diǎn)中的字符串

of_property_read_string(node, "regulator-name", &string)

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當(dāng)節(jié)點(diǎn)中存在數(shù)組時(shí)，可以像下面那樣讀取

/*帶有數(shù)組的某個(gè)節(jié)點(diǎn)*/L2: cache-controller@1e00a000 { compatible = "arm,pl310-cache"; arm,data-latency = <1 1 1>; arm,tag-latency = <1 1 1>;};/*驅(qū)動(dòng)中使用API來讀取數(shù)組， &data為輸出型參數(shù)*/of_property_read_u32_array(node, "arm,pl310-cache", &data, ARRAY_SIZE(data));

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