Linux設(shè)備樹語法詳解-魔扣目錄

linux內(nèi)核從3.x開始引入設(shè)備樹的概念，用于實現(xiàn)驅(qū)動代碼與設(shè)備信息相分離。在設(shè)備樹出現(xiàn)以前，所有關(guān)于設(shè)備的具體信息都要寫在驅(qū)動里，一旦外圍設(shè)備變化，驅(qū)動代碼就要重寫。引入了設(shè)備樹之后，驅(qū)動代碼只負(fù)責(zé)處理驅(qū)動的邏輯，而關(guān)于設(shè)備的具體信息存放到設(shè)備樹文件中，這樣，如果只是硬件接口信息的變化而沒有驅(qū)動邏輯的變化，驅(qū)動開發(fā)者只需要修改設(shè)備樹文件信息，不需要改寫驅(qū)動代碼。比如在ARM Linux內(nèi)，一個.dts(device tree source)文件對應(yīng)一個ARM的machine，一般放置在內(nèi)核的"arch/arm/boot/dts/"目錄內(nèi)，比如exynos4412參考板的板級設(shè)備樹文件就是"arch/arm/boot/dts/exynos4412-origen.dts"。這個文件可以通過$make dtbs命令編譯成二進(jìn)制的.dtb文件供內(nèi)核驅(qū)動使用。

基于同樣的軟件分層設(shè)計的思想，由于一個SoC可能對應(yīng)多個machine，如果每個machine的設(shè)備樹都寫成一個完全獨立的.dts文件，那么勢必相當(dāng)一些.dts文件有重復(fù)的部分，為了解決這個問題，Linux設(shè)備樹目錄把一個SoC公用的部分或者多個machine共同的部分提煉為相應(yīng)的.dtsi文件。這樣每個.dts就只有自己差異的部分，公有的部分只需要"include"相應(yīng)的.dtsi文件, 這樣就是整個設(shè)備樹的管理更加有序。我這里用`Linux4.8.5源碼自帶的dm9000網(wǎng)卡為例來分析設(shè)備樹的使用和移植。這個網(wǎng)卡的設(shè)備樹節(jié)點信息在"Documentation/devicetree/bindings/net/davicom-dm9000.txt"有詳細(xì)說明，其網(wǎng)卡驅(qū)動源碼是"drivers/net/ethernet/davicom/dm9000.c"。

設(shè)備樹框架

設(shè)備樹用樹狀結(jié)構(gòu)描述設(shè)備信息，它有以下幾種特性

每個設(shè)備樹文件都有一個根節(jié)點，每個設(shè)備都是一個節(jié)點。
節(jié)點間可以嵌套，形成父子關(guān)系，這樣就可以方便的描述設(shè)備間的關(guān)系。
每個設(shè)備的屬性都用一組key-value對(鍵值對)來描述。
每個屬性的描述用;結(jié)束

所以，一個設(shè)備樹的基本框架可以寫成下面這個樣子

/{                                  //根節(jié)點   
node1{                          //node1是節(jié)點名，是/的子節(jié)點      
  key=value;                  //node1的屬性       
  ...        node2{                      //node2是node1的子節(jié)點            
    key=value;              //node2的屬性           
    ...        
  }   
  }                               //node1的描述到此為止   
  node3{       
    key=value;       
    ...   
  }
  }

節(jié)點名

理論個節(jié)點名只要是長度不超過31個字符的ASCII字符串即可，此外Linux內(nèi)核還約定設(shè)備名應(yīng)寫成形如<name>[@<unit_address>]的形式，其中name就是設(shè)備名，unit_address就是設(shè)備地址，如果有應(yīng)該寫上，下面就是典型節(jié)點名的寫法

Linux中的設(shè)備樹還包括幾個特殊的節(jié)點，比如chosen，chosen節(jié)點不描述一個真實設(shè)備，而是用于firmware傳遞一些數(shù)據(jù)給OS，比如bootloader傳遞內(nèi)核啟動參數(shù)給內(nèi)核

引用

當(dāng)我們找一個節(jié)點的時候，我們必須書寫完整的節(jié)點路徑，這樣當(dāng)一個節(jié)點嵌套比較深的時候就不是很方便，所以，設(shè)備樹允許我們用下面的形式為節(jié)點標(biāo)注引用(起別名)，借以省去冗長的路徑。這樣就可以實現(xiàn)類似函數(shù)調(diào)用的效果。編譯設(shè)備樹的時候，相同的節(jié)點的不同屬性信息都會被合并到設(shè)備節(jié)點中，而相同的屬性會被覆蓋，使用引用可以避免移植者四處找節(jié)點，直接在板級.dts增改即可。

下面的例子中就是直接引用了dtsi中的一個節(jié)點，并向其中添加/修改新的屬性信息

KEY

在設(shè)備樹中，鍵值對是描述屬性的方式，比如，Linux驅(qū)動中可以通過設(shè)備節(jié)點中的"compatible"這個屬性查找設(shè)備節(jié)點。Linux設(shè)備樹語法中定義了一些具有規(guī)范意義的屬性，包括：compatible, address, interrupt等，這些信息能夠在內(nèi)核初始化找到節(jié)點的時候，自動解析生成相應(yīng)的設(shè)備信息。此外，還有一些Linux內(nèi)核定義好的，一類設(shè)備通用的有默認(rèn)意義的屬性，這些屬性一般不能被內(nèi)核自動解析生成相應(yīng)的設(shè)備信息，但是內(nèi)核已經(jīng)編寫的相應(yīng)的解析提取函數(shù)，常見的有 "mac_addr"，"gpio"，"clock"，"power"。"regulator" 等等。

compatible

設(shè)備節(jié)點中對應(yīng)的節(jié)點信息已經(jīng)被內(nèi)核構(gòu)造成struct platform_device。驅(qū)動可以通過相應(yīng)的函數(shù)從中提取信息。compatible屬性是用來查找節(jié)點的方法之一，另外還可以通過節(jié)點名或節(jié)點路徑查找指定節(jié)點。dm9000驅(qū)動中就是使用下面這個函數(shù)通過設(shè)備節(jié)點中的"compatible"屬性提取相應(yīng)的信息，所以二者的字符串需要嚴(yán)格匹配。

address

(幾乎)所有的設(shè)備都需要與CPU的IO口相連，所以其IO端口信息就需要在設(shè)備節(jié)點節(jié)點中說明。常用的屬性有

#address-cells，用來描述子節(jié)點"reg"屬性的地址表中用來描述首地址的cell的數(shù)量，
#size-cells，用來描述子節(jié)點"reg"屬性的地址表中用來描述地址長度的cell的數(shù)量。

有了這兩個屬性，子節(jié)點中的"reg"就可以描述一塊連續(xù)的地址區(qū)域。下例中，父節(jié)點中指定了"#address-cells = <2>" "#size-cells = <1>"，則子節(jié)點dev-bootscs0中的reg中的前兩個數(shù)表示一個地址，最后的0x4表示地址跨度是0x4

interrupts

一個計算機(jī)系統(tǒng)中大量設(shè)備都是通過中斷請求CPU服務(wù)的，所以設(shè)備節(jié)點中就需要在指定中斷號。常用的屬性有

interrupt-controller 一個空屬性用來聲明這個node接收中斷信號
#interrupt-cells，是中斷控制器節(jié)點的屬性，用來標(biāo)識這個控制器需要幾個單位做中斷描述符,用來描述子節(jié)點中"interrupts"屬性使用了父節(jié)點中的interrupts屬性的具體的哪個值。一般，如果父節(jié)點的該屬性的值是3，則子節(jié)點的interrupts一個cell的三個32bits整數(shù)值分別為:<中斷域中斷觸發(fā)方式>,如果父節(jié)點的該屬性是2，則是<中斷觸發(fā)方式>
interrupt-parent,標(biāo)識此設(shè)備節(jié)點屬于哪一個中斷控制器，如果沒有設(shè)置這個屬性，會自動依附父節(jié)點的
interrupts,一個中斷標(biāo)識符列表，表示每一個中斷輸出信號

這里，在我板子上的dm9000的的設(shè)備節(jié)點中，"interrupt-parent"使用了exynos4x12-pinctrl.dtsi（被板級設(shè)備樹的exynos4412.dtsi包含）中的gpx0節(jié)點的引用，而在gpx0節(jié)點中，指定了"#interrupt-cells = <2>;"，所以在dm9000中的屬性"interrupts = <6 4>;"表示指定gpx0中的屬性"interrupts"中的"<0 22 0>"，通過查閱exynos4412的手冊知道，對應(yīng)的中斷號是EINT[6]。

gpio

gpio也是最常見的IO口，常用的屬性有

"gpio-controller"，用來說明該節(jié)點描述的是一個gpio控制器
"#gpio-cells"，用來描述gpio使用節(jié)點的屬性一個cell的內(nèi)容，即屬性 = <&引用GPIO節(jié)點別名 GPIO標(biāo)號工作模式>

驅(qū)動自定義key

針對具體的設(shè)備，有部分屬性很難做到通用，需要驅(qū)動自己定義好，通過內(nèi)核的屬性提取解析函數(shù)進(jìn)行值的獲取，比如dm9000節(jié)點中的下面這句就是自定義的節(jié)點屬性，用以表示配置EEPROM不可用。

VALUE

dts描述一個鍵的值有多種方式，當(dāng)然，一個鍵也可以沒有值

字符串信息

32bit無符號整型數(shù)組信息

二進(jìn)制數(shù)數(shù)組

字符串哈希表

混合形式

上述幾種的混合形式

設(shè)備樹/驅(qū)動移植

設(shè)備樹就是為驅(qū)動服務(wù)的，配置好設(shè)備樹之后還需要配置相應(yīng)的驅(qū)動才能檢測配置是否正確。比如dm9000網(wǎng)卡，就需要首先將示例信息掛接到我們的板級設(shè)備樹上，并根據(jù)芯片手冊和電路原理圖將相應(yīng)的屬性進(jìn)行配置，再配置相應(yīng)的驅(qū)動。需要注意的是，dm9000的地址線一般是接在片選線上的，我這里用的exynos4412，接在了bank1，所以是"<0x50000000 0x2 0x50000004 0x2>"最終的配置結(jié)果是：

勾選相應(yīng)的選項將dm9000的驅(qū)動編譯進(jìn)內(nèi)核。

make menuconfig
[*] Networking support  --->  
 Networking options  --->     
  <*> Packet socket   
 <*>Unix domain sockets        
 [*] TCP/IP networking        
 [*]   IP: kernel level autoconfiguration
  Device Drivers  --->    
  [*] Network device support  --->        
    [*]   Ethernet driver support (NEW)  --->            
      <*>   DM9000 supportFile systems  --->    
        [*] Network File Systems (NEW)  --->        
          <*>   NFS client support        
          [*]     NFS client support for NFS version 3        
           [*]       NFS client support for the NFSv3 ACL protocol extension        
           [*]   Root file system on NFS

執(zhí)行make uImage;make dtbs,tftp下載，成功加載nfs根文件系統(tǒng)并進(jìn)入系統(tǒng)，表示網(wǎng)卡移植成功