Linux 内核：设备树中的特殊节点

背景

在解析设备树dtb格式的时候，发现了这个，学习一下。

参考：

• https://blog.csdn.net/weixin_45309916/article/details/109880928

介绍

常见的特殊节点有

• aliases：用于定义别名，目的就是为了方便访问节点
• chosen ：chosen 并不是一个真实的设备， chosen 节点主要是为了 uboot 向 Linux 内核传递数据，重点是 bootargs 参数。一般.dts 文件中 chosen 节点通常为空或者内容很少

以我之前调试过的zynq平台为例。

/ {
    model = "ZynqMP ZCU104 RevA";
    compatible = "xlnx,zynqmp-zcu104-revA", "xlnx,zynqmp-zcu104", "xlnx,zynqmp";

    aliases {
        ethernet0 = &gem3;
        gpio0 = &gpio;
        i2c0 = &i2c1;
        mmc0 = &sdhci1;
        rtc0 = &rtc;
        serial0 = &uart0;
        serial1 = &uart1;
        serial2 = &dcc;
        spi0 = &qspi;
        usb0 = &usb0;
    };

    chosen {
        bootargs = "earlycon";
        stdout-path = "serial0:115200n8";
    };

    memory@0 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x0 0x0 0x0 0x80000000>;
    };
};

aliases 子节点

单词 aliases 的意思是“别名”，因此 aliases 节点用于定义别名，目的就是为了方便访问节点。

不过我们一般会在节点命名的时候会加上 label，然后通过&label来访问节点，这样也很方便，而且设备树里面大量的使用&label 的形式来访问节点。

/ {
    model = "ZynqMP ZCU104 RevA";
    compatible = "xlnx,zynqmp-zcu104-revA", "xlnx,zynqmp-zcu104", "xlnx,zynqmp";

    aliases {
        // ...
        spi0 = &qspi;
    };

    // ...
};

// ...
&qspi {
    status = "okay";
    flash@0 {
        compatible = "m25p80", "spi-flash"; /* n25q512a 128MiB */
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        reg = <0x0>;
        spi-tx-bus-width = <1>;
        spi-rx-bus-width = <4>;
        spi-max-frequency = <108000000>; /* Based on DC1 spec */
        partition@qspi-fsbl-uboot { /* for testing purpose */
            label = "qspi-fsbl-uboot";
            reg = <0x0 0x100000>;
        };
        partition@qspi-linux { /* for testing purpose */
            label = "qspi-linux";
            reg = <0x100000 0x500000>;
        };
        partition@qspi-device-tree { /* for testing purpose */
            label = "qspi-device-tree";
            reg = <0x600000 0x20000>;
        };
        partition@qspi-rootfs { /* for testing purpose */
            label = "qspi-rootfs";
            reg = <0x620000 0x5E0000>;
        };
    };
};

chosen 子节点

chosen 并不是一个真实的设备， chosen 节点主要是为了 uboot 向 Linux 内核传递数据，重点是 bootargs 参数。

一般.dts 文件中 chosen 节点通常为空或者内容很少， imx6ull-alientekemmc.dts 中 chosen 节点内容如下所示：

/ {
    model = "ZynqMP ZCU104 RevA";
    compatible = "xlnx,zynqmp-zcu104-revA", "xlnx,zynqmp-zcu104", "xlnx,zynqmp";

    chosen {
        bootargs = "earlycon";
        stdout-path = "serial0:115200n8";
    };

    // ...
};

从上面中可以看出， chosen 节点设置了

• “stdout-path”，表示标准输出使用 serial0。
• bootargs，表示用于Linux的启动参数

uboot、linux与bootargs

在支持设备树的嵌入式系统中，实际上：

• uboot基本上可以不通过显式的bootargs=xxx来传递给内核，而是在env拿出，并存放进设备树中的chosen节点中
• Linux也开始在设备树中的chosen节点中获取出来，

这样子就可以做到针对uboot与Linux在bootargs传递上的统一。

uboot 与 chosen

结论：uboot 会自己在chosen 节点里面添加了 bootargs 属性！并且设置 bootargs 属性的值为 bootargs环境变量的值。

因为在启动 Linux 内核之前，只有 uboot 知道 bootargs 环境变量的值，并且 uboot也知道.dtb 设备树文件在 DRAM 中的位置，所以uboot可以这样子做。

// common/fdt_support.c 
int fdt_chosen(void *fdt)
{
    int   nodeoffset;
    int   err;
    char  *str;     /* used to set string properties */

    err = fdt_check_header(fdt);
    if (err < 0) {
        printf("fdt_chosen: %s\n", fdt_strerror(err));
        return err;
    }

    /* find or create "/chosen" node. */
    // 从设备树(.dtb)中找到 chosen 节点，
    // 如果没有找到的话就会自己创建一个 chosen 节点
    nodeoffset = fdt_find_or_add_subnode(fdt, 0, "chosen");
    if (nodeoffset < 0)
        return nodeoffset;

    // 读取 uboot 中 bootargs 环境变量的内容。
    str = getenv("bootargs");
    if (str) {
        // 向 chosen 节点添加 bootargs 属性，并且 bootargs 属性的值就是环境变量 bootargs 的内容
        err = fdt_setprop(fdt, nodeoffset, "bootargs", str,
                  strlen(str) + 1);
        if (err < 0) {
            printf("WARNING: could not set bootargs %s.\n",
                   fdt_strerror(err));
            return err;
        }
    }

    return fdt_fixup_stdout(fdt, nodeoffset);
}

调用流程：

bootz
    do_bootz()
        do_bootm_states()
            boot_selected_os()
                boot_fn() -> do_bootm_linux
                    // 准备启动Linux之前的一些工作
                    boot_prep_linux()
                        image_setup_linux()
                            image_setup_libfdt()
                                fdt_chosen()

上图中框起来的部分就是函数 do_bootm_linux 函数的执行流程，也就是说do_bootm_linux 函数会通过一系列复杂的调用，最终通过 fdt_chosen 函数在 chosen 节点中加入了 bootargs 属性。

这样子，Linux内核在启动的时候，就可以根据bootargs来做自己要做的事情。

linux与 chosen

以arm架构为例。

Linux会根据dtb中的chosen中的bootargs属性来重写cmd_lines。

int __init early_init_dt_scan_chosen(unsigned long node, const char *uname,
                     int depth, void *data)
{
    unsigned long l;
    char *p;

    pr_debug("search \"chosen\", depth: %d, uname: %s\n", depth, uname);

    if (depth != 1 || !data ||
        (strcmp(uname, "chosen") != 0 && strcmp(uname, "chosen@0") != 0))
        return 0;

    early_init_dt_check_for_initrd(node);

    /* Retrieve command line */
    // 找到设备树中的的chosen节点中的bootargs，并作为cmd_line
    p = of_get_flat_dt_prop(node, "bootargs", &l);
    if (p != NULL && l > 0)
        strlcpy(data, p, min((int)l, COMMAND_LINE_SIZE));

   // ...

    pr_debug("Command line is: %s\n", (char*)data);

    /* break now */
    return 1;
}

流程如下：

start_kernel
    setup_arch(&command_line);
        setup_machine_fdt();
            early_init_dt_scan_nodes();
                early_init_dt_scan_chosen();