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Linux DTS(Device Tree Source)设备树详解之一(背景基础知识篇)

Linux DTS(Device Tree Source)设备树详解之二(dts匹配及发挥作用的流程篇)

Linux DTS(Device Tree Source)设备树详解之三(高通MSM8953实例分析篇)

有上一篇文章，我们了解了dts的背景知识和相关基础，这次我们对应实际设备进行一下相关分析。

 

DTS设备树的匹配过程

一个dts文件确定一个项目，多个项目可以包含同一个dtsi文件。找到该项目对应的dts文件即找到了该设备树的根节点。

kernel\arch\arm\boot\dts\qcom\sdm630-mtp.dts

/* Copyright (c) 2017, The Linux Foundation. All rights reserved.
*
* This program is free software; you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU General Public License version 2 and
* only version 2 as published by the Free Software Foundation.
*
* This program is distributed in the hope that it will be useful,
* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
* GNU General Public License for more details.
*/


/dts-v1/;

#include "sdm630.dtsi"
#include "sdm630-mtp.dtsi"
//#include "sdm660-external-codec.dtsi"
#include "sdm660-internal-codec.dtsi"
#include "synaptics-dsx-i2c.dtsi"


/ {
model = "Qualcomm Technologies, Inc. SDM 630 PM660 + PM660L MTP";
compatible = "qcom,sdm630-mtp", "qcom,sdm630", "qcom,mtp";
qcom,board-id = <8 0>;
qcom,pmic-id = <0x0001001b 0x0101011a 0x0 0x0>,
<0x0001001b 0x0201011a 0x0 0x0>;
};

&tavil_snd {
qcom,msm-mbhc-moist-cfg = <0>, <0>, <3>;
};
当然devicetree的根节点也是需要和板子进行匹配的，这个匹配信息存放在sbl（second boot loader）中，对应dts文件中描述的board-id（上面代码中的qcom,board-id属性），通过共享内存传递给bootloader，由bootloader将此board-id匹配dts文件（devicetree的根节点文件），将由dtc编译后的dts文件（dtb文件）加载到内存，然后在kernel中展开dts树，并且挂载dts树上的所有设备。

（ps：cat /proc/cmdline 查看cmdline）

 

Dts中相关符号的含义

/        根节点

@     如果设备有地址，则由此符号指定

&     引用节点

:        冒号前的label是为了方便引用给节点起的别名，此label一般使用为&label

,        属性名称中可以包含逗号。如compatible属性的名字 组成方式为"[manufacturer], [model]"，加入厂商名是为了避免重名。自定义属性名中通常也要有厂商名，并以逗号分隔。

# #并不表示注释。如 #address-cells ，#size-cells 用来决定reg属性的格式。

        空属性并不一定表示没有赋值。如 interrupt-controller 一个空属性用来声明这个node接收中断信号

数据类型

“”     引号中的为字符串，字符串数组：”strint1”,”string2”,”string3”

< >    尖括号中的为32位整形数字，整形数组<12 3 4>

[ ]      方括号中的为32位十六进制数，十六机制数据[0x11 0x12 0x13]  其中0x可省略

 

构成节点名的有效字符：

0-9 a-z A-Z , . _ + -
构成属性名的有效字符：

0-9 a-z A-Z , . _ + ? #

DTS中几个难理解的属性的解释

a. 地址

设备的地址特性根据一下几个属性来控制：

reg
#address-cells
#size-cells
reg意为region，区域。格式为：

reg = <address1length1 [address2 length2] [address3 length3]>;

父类的address-cells和size-cells决定了子类的相关属性要包含多少个cell，如果子节点有特殊需求的话，可以自己再定义，这样就可以摆脱父节点的控制。
address-cells决定了address1/2/3包含几个cell，size-cells决定了length1/2/3包含了几个cell。本地模块例如：

spi@10115000{
compatible = "arm,pl022";
reg = <0x10115000 0x1000 >;
};
位于0x10115000的SPI设备申请地址空间，起始地址为0x10115000，长度为0x1000，即属于这个SPI设备的地址范围是0x10115000~0x10116000。

实际应用中，有另外一种情况，就是通过外部芯片片选激活模块。例如，挂载在外部总线上，需要通过片选线工作的一些模块：

external-bus{
#address-cells = <2>
#size-cells = <1>;

ethernet@0,0 {
compatible = "smc,smc91c111";
reg = <0 0 0x1000>;
};

i2c@1,0 {
compatible ="acme,a1234-i2c-bus";
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
reg = <1 0 0x1000>;
rtc@58 {
compatible ="maxim,ds1338";
reg = <58>;
};
};

flash@2,0 {
compatible ="samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";
reg = <2 0 0x4000000>;
};
};
external-bus使用两个cell来描述地址，一个是片选序号，另一个是片选序号上的偏移量。而地址空间长度依然用一个cell来描述。所以以上的子设备们都需要3个cell来描述地址空间属性——片选、偏移量、地址长度。在上个例子中，有一个例外，就是i2c控制器模块下的rtc模块。因为I2C设备只是被分配在一个地址上，不需要其他任何空间，所以只需要一个address的cell就可以描述完整，不需要size-cells。

当需要描述的设备不是本地设备时，就需要描述一个从设备地址空间到CPU地址空间的映射关系，这里就需要用到ranges属性。还是以上边的external-bus举例：

#address-cells= <1>;
#size-cells= <1>;
...
external-bus{
#address-cells = <2>
#size-cells = <1>;
ranges = <0 0 0x10100000 0x10000 // Chipselect 1,Ethernet
1 0 0x10160000 0x10000 // Chipselect 2, i2c controller
2 0 0x30000000 0x1000000>; // Chipselect 3, NOR Flash
};
ranges属性为一个地址转换表。表中的每一行都包含了子地址、父地址、在自地址空间内的区域大小。他们的大小（包含的cell）分别由子节点的address-cells的值、父节点的address-cells的值和子节点的size-cells来决定。以第一行为例：

·        0 0 两个cell，由子节点external-bus的address-cells=<2>决定；

·        0x10100000 一个cell，由父节点的address-cells=<1>决定；

·        0x10000 一个cell，由子节点external-bus的size-cells=<1>决定。
最终第一行说明的意思就是：片选0，偏移0（选中了网卡），被映射到CPU地址空间的0x10100000~0x10110000中，地址长度为0x10000。

b. 中断

描述中断连接需要四个属性：
1. interrupt-controller 一个空属性用来声明这个node接收中断信号；
2. #interrupt-cells 这是中断控制器节点的属性，用来标识这个控制器需要几个单位做中断描述符；
3. interrupt-parent 标识此设备节点属于哪一个中断控制器，如果没有设置这个属性，会自动依附父节点的；
4. interrupts 一个中断标识符列表，表示每一个中断输出信号。

如果有两个，第一个是中断号，第二个是中断类型，如高电平、低电平、边缘触发等触发特性。对于给定的中断控制器，应该仔细阅读相关文档来确定其中断标识该如何解析。一般如下：

二个cell的情况

第一个值： 该中断位于他的中断控制器的索引；

第二个值：触发的type

固定的取值如下：

        1 = low-to-high edge triggered
        2 = high-to-low edge triggered
        4 = active high level-sensitive
        8 = active low level-sensitive

 

三个cell的情况

第一个值：中断号

第二个值：触发的类型

第三个值：优先级，0级是最高的，7级是最低的；其中0级的中断系统当做 FIQ处理。

c. 其他

除了以上规则外，也可以自己加一些自定义的属性和子节点，但是一定要符合以下的几个规则：

1.    新的设备属性一定要以厂家名字做前缀，这样就可以避免他们会和当前的标准属性存在命名冲突问题；

2.    新加的属性具体含义以及子节点必须加以文档描述，这样设备驱动开发者就知道怎么解释这些数据了。描述文档中必须特别说明compatible的value的意义，应该有什么属性，可以有哪个（些）子节点，以及这代表了什么设备。每个独立的compatible都应该由单独的解释。

新添加的这些要发送到devicetree-discuss@lists.ozlabs.org邮件列表中进行review，并且检查是否会在将来引发其他的问题。

 

DTS设备树描述文件中什么代表总线，什么代表设备

一个含有compatible属性的节点就是一个设备。包含一组设备节点的父节点即为总线。

 

由DTS到device_register的过程

dts描述的设备树是如何通过register_device进行设备挂载的呢？我们来进行一下代码分析

 在arch/arm/mach-******/******.c找到DT_MACHINE_START 和 MACHINE_END 宏, 如下:

DT_MACHINE_START(******_DT, "************* SoC (Flattened DeviceTree)")
.atag_offset = 0x100,
.dt_compat =******_dt_compat, // 匹配dts
.map_io =******_map_io, // 板级地址内存映射, linux mmu
.init_irq =irqchip_init, // 板级中断初始化.
.init_time =******_timer_and_clk_init, // 板级时钟初始化,如ahb,apb等
.init_machine = ******_dt_init, // 这里是解析dts文件入口.
.restart =******_restart, // 重启, 看门狗寄存器相关可以在这里设置
MACHINE_END
其中.dt_compat    = ******_dt_compat 这个结构体是匹配是哪个dts文件, 如:
static const char * const ******_dt_compat[] = {
"******,******-soc",
NULL
};
这个"******,******-soc" 字符串可以在我们的dts的根节点下可以找到.

好了, 我们来看看init_machine   = ******_dt_init 这个回调函数.
1. arch/arm/mach-******/******.c : void __init ******_dt_init(void)
    ******_dt_init(void) --> of_platform_populate(NULL,of_default_bus_match_table, NULL, NULL);
    of_default_bus_match_table 这个是structof_device_id的全局变量.
const struct of_device_id of_default_bus_match_table[] = {
{ .compatible = "simple-bus",},
#ifdef CONFIG_ARM_AMBA
{ .compatible = "arm,amba-bus",},
#endif /* CONFIG_ARM_AMBA */
{} /* Empty terminated list */
};
 我们设计dts时, 把一些需要指定寄存器基地址的设备放到以compatible = "simple-bus"为匹配项的设备节点下. 下面会有介绍为什么.

2. drivers/of/platform.c : int of_platform_populate(...)
    of_platform_populate(...) --> of_platform_bus_create(...)
    // 在这之前, 会有of_get_property(bus,"compatible", NULL) 
    // 检查是否有compatible, 如果没有, 返回, 继续下一个, 也就是说没有compatible, 这个设备不会被注册
for_each_child_of_node(root, child) {
printk("[%s %s %d]child->name = %s, child->full_name = %s\n", __FILE__, __func__,__LINE__, child->name, child->full_name);
rc = of_platform_bus_create(child,matches, lookup, parent, true);
if (rc)
break;
}
    论询dts根节点下的子设备, 每个子设备都要of_platform_bus_create(...);
    全部完成后, 通过 of_node_put(root);释放根节点, 因为已经处理完毕;

3. drivers/of/platform.c : of_platform_bus_create(bus, ...)
  
dev = of_platform_device_create_pdata(bus, bus_id,platform_data, parent); // 我们跳到 3-1步去运行
if (!dev || !of_match_node(matches, bus)) // 就是匹配
// dt_compat = ******_dt_compat, 也就是 compatible = "simple-bus",
// 如果匹配成功, 以本节点为父节点, 继续轮询本节点下的所有子节点
return 0;

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); // dev->dev以本节点为父节点, 我们跳到 3-2-1步去运行
if (rc) {
of_node_put(child);
break;
}
}
3-1. drivers/of/platform.c : of_platform_device_create_pdata(...)
if (!of_device_is_available(np)) // 查看节点是否有效, 如果节点有'status'属性, 必须是okay或者是ok, 才是有效, 没有'status'属性, 也有效
return NULL;

dev = of_device_alloc(np, bus_id, parent); // alloc设备, 设备初始化. 返回dev, 所有的设备都可认为是platform_device, 跳到3-1-1看看函数做了什么事情
if (!dev)
return NULL;

#if defined(CONFIG_MICROBLAZE)
dev->archdata.dma_mask = 0xffffffffUL;
#endif
dev->dev.coherent_dma_mask =DMA_BIT_MASK(32); // dev->dev 是 struct device. 继续初始化
dev->dev.bus =&platform_bus_type; //
dev->dev.platform_data =platform_data;

printk("[%s %s %d] of_device_add(device register)np->name = %s\n", __FILE__, __func__, __LINE__, np->name);
if (of_device_add(dev) != 0){ // 注册device,of_device_add(...) --> device_add(...) // This is part 2 ofdevice_register()
platform_device_put(dev);
return NULL;
}
3-1-1. drivers/of/platform.c : of_device_alloc(...)
    1) alloc platform_device *dev
    2) 如果有reg和interrupts的相关属性, 运行of_address_to_resource 和of_irq_to_resource_table, 加入到dev->resource
dev->num_resources = num_reg +num_irq;
dev->resource = res;
for (i = 0; i < num_reg; i++, res++) {
rc = of_address_to_resource(np,i, res);
/*printk("[%s %s %d] res->name = %s, res->start = 0x%X, res->end =0x%X\n", __FILE__, __func__, __LINE__, res->name, res->start,res->end); */
WARN_ON(rc);
}
WARN_ON(of_irq_to_resource_table(np, res,num_irq) != num_irq);
    3) dev->dev.of_node = of_node_get(np);  
        // 这个node属性里有compatible属性, 这个属性从dts来, 后续driver匹配device时, 就是通过这一属性进匹配 
        // 我们可以通过添加下面一句话来查看compatible.
        // printk("[%s %s %d]bus->name = %s, of_get_property(...) = %s\n", __FILE__, __func__,__LINE__, np->name, (char*)of_get_property(np, "compatible",NULL));
        // node 再给dev, 后续给驱动注册使用.
    4) 运行 of_device_make_bus_id 设定device的名字, 如: soc.2 或 ac000000.serial 等

3-2. drivers/of/platform.c : 
    以 compatible = "simple-bus"的节点的子节点都会以这个节点作为父节点在这步注册设备.
    至此从dts文件的解析到最终调用of_device_add进行设备注册的过程就比较清晰了。

 

查看挂载上的所有设备

cd /sys/devices/ 查看注册成功的设备  对应devicetree中的设备描述节点^-^

声明：本文中部分内容参考 

http://elinux.org/Device_Tree_Usage

https://www.devicetree.org/specifications/

http://blog.csdn.NET/eastonwoo/article/details/51498647

http://blog.csdn.net/airk000/article/details/21345159

http://elinux.org/Device_Tree_Usage
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作者：radianceblau
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/radianceblau/article/details/74722395
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