【Linux筆記】設(shè)備樹(shù)基礎(chǔ)知識(shí)
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前言
之前分享的筆記：【Linux筆記】總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型中在platform_device部分有簡(jiǎn)單說(shuō)明描述設(shè)備有兩種方法：一種是使用platform_device結(jié)構(gòu)體來(lái)指定；另一種是使用設(shè)備樹(shù)來(lái)描述。
本篇筆記我們就來(lái)簡(jiǎn)單地學(xué)習(xí)一下設(shè)備樹(shù)的一些知識(shí)。
什么是設(shè)備樹(shù)
設(shè)備樹(shù)簡(jiǎn)單理解就是描述設(shè)備信息（資源）的一棵樹(shù)。設(shè)備樹(shù)（Device Tree）用代碼體現(xiàn)如下：
這些代碼被保存在.dts/dtsi后綴文件中，也即設(shè)備樹(shù)源文件 DTS(DeviceTree Source)。
這些源文件同我們的C代碼一樣，并不能直接使用的，而是得經(jīng)過(guò)一個(gè)編譯過(guò)程生成機(jī)器可運(yùn)行的二進(jìn)制文件，如：
dts文件使用dtc工具編譯生成dtb文件，這個(gè)dtb文件就是內(nèi)核可以使用的文件。例如我們的板子跑起來(lái)之后，我們系統(tǒng)使用的設(shè)備樹(shù)文件就存在目錄/boot下：
Linux為什么會(huì)引入設(shè)備樹(shù)？
在上一個(gè)實(shí)驗(yàn)：【Linux筆記】LED驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)（總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型）中我們使用了platform_device結(jié)構(gòu)體來(lái)描述led設(shè)備（硬件資源）。既然已經(jīng)有了描述設(shè)備的方法了，為什么還要引入設(shè)備樹(shù)呢？
因?yàn)長(zhǎng)inux內(nèi)核中有很多BSP（板級(jí)支持包），不同的BSP會(huì)包含著不同的描述設(shè)備的代碼（.c或.h文件）。
隨著芯片的發(fā)展，Linux內(nèi)核中就包含著越來(lái)越多這些描述設(shè)備的代碼，導(dǎo)致Linux內(nèi)核代碼會(huì)很臃腫。
這導(dǎo)致Linux之父Linus 大發(fā)雷霆："this whole ARM thing is a f*cking pain in the ass"。
因此引入了設(shè)備樹(shù)文件，從而可精簡(jiǎn)一些臃腫的C代碼。除此之外，.dts編譯生成.dtb文件的過(guò)程要比.c編譯生成驅(qū)動(dòng)模塊、加載驅(qū)動(dòng)模塊的過(guò)程要簡(jiǎn)單很多，也更方面我們進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
設(shè)備樹(shù)的語(yǔ)法
設(shè)備樹(shù)源文件也是需要根據(jù)一定規(guī)則來(lái)編寫(xiě)的，同C語(yǔ)言一樣，也要遵循一些語(yǔ)法規(guī)則。下面簡(jiǎn)單看一下設(shè)備樹(shù)的源碼結(jié)構(gòu)及語(yǔ)法。
先看一個(gè)設(shè)備樹(shù)示例：
1、節(jié)點(diǎn)格式
label: node-name@unit-address
其中：
label：標(biāo)號(hào)
node-name：節(jié)點(diǎn)名字
unit-address：?jiǎn)卧刂?/p>
label 是標(biāo)號(hào)，可以省略。label 的作用是為了方便地引用 node。比如：
可以使用下面 2 種方法來(lái)修改 uart@fe001000 這個(gè) node：
2、屬性格式
簡(jiǎn)單地說(shuō)， properties 就是“name=value”， value 有多種取值方式。示例：
-
一個(gè)32位的數(shù)據(jù)，用尖括號(hào)包圍起來(lái)，如
interrupts = <17 0xc>;
-
一個(gè)64位數(shù)據(jù)（使用2個(gè)32位數(shù)據(jù)表示），用尖括號(hào)包圍起來(lái)，如：
clock-frequency = <0x00000001 0x00000000>;
-
有結(jié)束符的字符串，用雙引號(hào)包圍起來(lái)，如：
compatible = "simple-bus";
-
字節(jié)序列，用中括號(hào)包圍起來(lái)，如：
local-mac-address = [00 00 12 34 56 78]; // 每個(gè)byte使用2個(gè)16進(jìn)制數(shù)來(lái)表示
local-mac-address = [000012345678]; // 每個(gè)byte使用2個(gè)16進(jìn)制數(shù)來(lái)表示
-
可以是各種值的組合，用逗號(hào)隔開(kāi)，如：
compatible = "ns16550", "ns8250";
example = <0xf00f0000 19>, "a strange property format";
3、一些標(biāo)準(zhǔn)屬性
（1） compatible 屬性
“compatible”表示“兼容”，對(duì)于某個(gè)LED，內(nèi)核中可能有A、B、C三個(gè)驅(qū)動(dòng)都支持它，那可以這樣寫(xiě)：
led {
compatible = “A”, “B”, “C”;
};
內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)，就會(huì)為這個(gè)LED按這樣的優(yōu)先順序?yàn)樗业津?qū)動(dòng)程序：A、B、C。
（2）model 屬性
model屬性與compatible屬性有些類似，但是有差別。compatible屬性是一個(gè)字符串列表，表示可以你的硬件兼容A、B、C等驅(qū)動(dòng)；model用來(lái)準(zhǔn)確地定義這個(gè)硬件是什么。
比如根節(jié)點(diǎn)中可以這樣寫(xiě)：
/ {
compatible = "samsung,smdk2440", "samsung,mini2440";
model = "jz2440_v3";
};
它表示這個(gè)單板，可以兼容內(nèi)核中的“smdk2440”，也兼容“mini2440”。
從compatible屬性中可以知道它兼容哪些板，但是它到底是什么板？用model屬性來(lái)明確。
（3）status 屬性
status 屬性看名字就知道是和設(shè)備狀態(tài)有關(guān)的， status 屬性值也是字符串，字符串是設(shè)備的狀態(tài)信息，可選的狀態(tài)如下所示：
（4）#address-cells 和#size-cells 屬性
格式：
address-cells：address要用多少個(gè)32位數(shù)來(lái)表示；
size-cells：size要用多少個(gè)32位數(shù)來(lái)表示。
比如一段內(nèi)存，怎么描述它的起始地址和大??？
下例中，address-cells為1，所以reg中用1個(gè)數(shù)來(lái)表示地址，即用0x80000000來(lái)表示地址；size-cells為1，所以reg中用1個(gè)數(shù)來(lái)表示大小，即用0x20000000表示大小：
/ {
# address-cells = <1>;
# size-cells = <1>;
memory {
reg = <0x80000000 0x20000000>;
};
};
（5）reg 屬性
reg屬性的值，是一系列的“address size”，用多少個(gè)32位的數(shù)來(lái)表示address和size，由其父節(jié)點(diǎn)的# address-cells、#size-cells決定。示例：
/dts-v1/;
/ {
# address-cells = <1>;
# size-cells = <1>;
memory {
reg = <0x80000000 0x20000000>;
};
};
（7）name 屬性
過(guò)時(shí)了，建議不用。它的值是字符串，用來(lái)表示節(jié)點(diǎn)的名字。在跟platform_driver匹配時(shí)，優(yōu)先級(jí)最低。compatible屬性在匹配過(guò)程中，優(yōu)先級(jí)最高。
（8）device_type 屬性
過(guò)時(shí)了，建議不用。它的值是字符串，用來(lái)表示節(jié)點(diǎn)的類型。在跟platform_driver匹配時(shí)，優(yōu)先級(jí)為中。compatible屬性在匹配過(guò)程中，優(yōu)先級(jí)最高。
3、常用的節(jié)點(diǎn)
（1）根節(jié)點(diǎn)
用 / 標(biāo)識(shí)根節(jié)點(diǎn)，如：
/dts-v1/;
/ {
model = "SMDK24440";
compatible = "samsung,smdk2440";
# address-cells = <1>;
# size-cells = <1>;
};
（2）CPU節(jié)點(diǎn)
一般不需要我們?cè)O(shè)置，在 dtsi 文件中都定義好了，如：
cpus {
# address-cells = <1>;
# size-cells = <0>;
cpu0: cpu@0 {
.......
}
};
（3）memory 節(jié)點(diǎn)
芯片廠家不可能事先確定你的板子使用多大的內(nèi)存，所以 memory 節(jié)點(diǎn)需要板廠設(shè)置，比如：
memory {
reg = <0x80000000 0x20000000>;
};
（4）chosen 節(jié)點(diǎn)
我們可以通過(guò)設(shè)備樹(shù)文件給內(nèi)核傳入一些參數(shù)，這要在chosen節(jié)點(diǎn)中設(shè)置bootargs屬性：
chosen {
bootargs = "noinitrd root=/dev/mtdblock4 rw init=/linuxrc console=ttySAC0,115200";
};
操作設(shè)備樹(shù)的函數(shù)
Linux 內(nèi)核給我們提供了一系列的函數(shù)來(lái)獲取設(shè)備樹(shù)中的節(jié)點(diǎn)或者屬性信息，這一系列的函數(shù)都有一個(gè)統(tǒng)一的前綴“of_”（“open firmware”即開(kāi)放固件。），所以在很多資料里面也被叫做 OF 函數(shù)。
1、節(jié)點(diǎn)相關(guān)操作函數(shù)
Linux 內(nèi)核使用 device_node 結(jié)構(gòu)體來(lái)描述一個(gè)節(jié)點(diǎn)，此結(jié)構(gòu)體定義在文件 include/linux/of.h 中，定義如下：
與查找節(jié)點(diǎn)有關(guān)的 OF 函數(shù)有 5 個(gè)：
（1） of_find_node_by_name 函數(shù)
of_find_node_by_name 函數(shù)通過(guò)節(jié)點(diǎn)名字查找指定的節(jié)點(diǎn)，函數(shù)原型如下：
struct device_node *of_find_node_by_name(struct device_node *from,
const char *name);
（2） of_find_node_by_type 函數(shù)
of_find_node_by_type 函數(shù)通過(guò) device_type 屬性查找指定的節(jié)點(diǎn)，函數(shù)原型如下：
struct device_node *of_find_node_by_type(struct device_node *from, const char *type);
（3） of_find_compatible_node 函數(shù)
of_find_compatible_node 函數(shù)根據(jù) device_type 和 compatible 這兩個(gè)屬性查找指定的節(jié)點(diǎn)，函數(shù)原型如下：
struct device_node *of_find_compatible_node(struct device_node *from,const char *type,
const char *compatible);
（4）of_find_matching_node_and_match 函數(shù)
of_find_matching_node_and_match 函數(shù)通過(guò) of_device_id 匹配表來(lái)查找指定的節(jié)點(diǎn)，函數(shù)原型如下：
struct device_node *of_find_matching_node_and_match(struct device_node *from,const struct of_device_id *matches,const struct of_device_id **match);
（5）of_find_node_by_path 函數(shù)
of_find_node_by_path 函數(shù)通過(guò)路徑來(lái)查找指定的節(jié)點(diǎn)，函數(shù)原型如下：
inline struct device_node *of_find_node_by_path(const char *path);
2、提取屬性值的 OF 函數(shù)
Linux 內(nèi)核中使用結(jié)構(gòu)體 property 表示屬性，此結(jié)構(gòu)體同樣定義在文件 include/linux/of.h 中，內(nèi)容如下：
Linux 內(nèi)核也提供了提取屬性值的 OF 函數(shù) ：
（1） of_find_property 函數(shù)
of_find_property 函數(shù)用于查找指定的屬性，函數(shù)原型如下：
property *of_find_property(const struct device_node *np,const char *name,int *lenp);
（2）of_property_count_elems_of_size 函數(shù)
of_property_count_elems_of_size 函數(shù)用于獲取屬性中元素的數(shù)量，比如 reg 屬性值是一個(gè)數(shù)組，那么使用此函數(shù)可以獲取到這個(gè)數(shù)組的大小，此函數(shù)原型如下：
int of_property_count_elems_of_size(const struct device_node *np,const char *propname,int elem_size);
（3）讀取 u8、 u16、 u32 和 u64 類型的數(shù)組數(shù)據(jù)
（4）讀取 u8、 u16、 u32 和 u64 類型屬性值
（5）of_property_read_string 函數(shù)
of_property_read_string 函數(shù)用于讀取屬性中字符串值，函數(shù)原型如下：
int of_property_read_string(struct device_node *np,const char *propname,const char **out_string)
以上就是關(guān)于設(shè)備樹(shù)的一些基礎(chǔ)知識(shí)的整理學(xué)習(xí)，下一篇筆記我們?cè)賮?lái)一起學(xué)一下設(shè)備樹(shù)的一些具體實(shí)驗(yàn)。
最后
本篇筆記會(huì)同步至我的個(gè)人博客：https://www.lizhengnian.cn/中，歡迎來(lái)訪。
期待您的在看、分享~
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