關與設備樹的概念，我們在Exynos4412 內核移植（六）—— 設備樹解析?里面已經學習過，下面看一下設備樹在設備驅動開發中起到的作用
? ? ? ???Device Tree是一種描述硬件的數據結構，設備樹源(Device Tree Source)文件（以.dts結尾）就是用來描述目標板硬件信息的。Device Tree由一系列被命名的結點（node）和屬性（property）組成，而結點本身可包含子結點。所謂屬性，其實就是成對出現的name和value。在Device Tree中，可描述的信息包括（原先這些信息大多被hard code到kernel中）。
一、設備樹基礎概念
1、基本數據格式
? ? ? device tree是一個簡單的節點和屬性樹，屬性是鍵值對，節點可以包含屬性和子節點。下面是一個.dts格式的簡單設備樹。
[cpp]?view plaincopy
/?{?? ????node1?{?? ????????a-string-property?=?"A?string";?? ????????a-string-list-property?=?"first?string",?"second?string";?? ????????a-byte-data-property?=?[0x01?0x23?0x34?0x56];?? ????????child-node1?{?? ????????????first-child-property;?? ????????????second-child-property?=?<1>;?? ????????????a-string-property?=?"Hello,?world";?? ????????};?? ????????child-node2?{?? ????????};?? ????};?? ????node2?{?? ????????an-empty-property;?? ????????a-cell-property?=?<1?2?3?4>;??? ????????child-node1?{?? ????????};?? ????};?? };??
? ? ? 該樹并未描述任何東西，也不具備任何實際意義，但它卻揭示了節點和屬性的結構。即：
a -- 一個的根節點:'/'，兩個子節點：node1和node2；node1的子節點：child-node1和child-node2，一些屬性分散在樹之間。
b -- 屬性是一些簡單的鍵值對（key-value pairs）：value可以為空也可以包含任意的字節流。而數據類型并沒有編碼成數據結構，有一些基本數據表示可以在device tree源文件中表示。
c -- 文本字符串（null 終止）用雙引號來表示：string-property = "a string"
d -- “Cells”是由尖括號分隔的32位無符號整數：cell-property = <0xbeef 123 0xabcd1234>
e -- 二進制數據是用方括號分隔：binary-property = [0x01 0x23 0x45 0x67];
f -- 不同格式的數據可以用逗號連接在一起：mixed-property = "a string", [0x01 0x23 0x45 0x67], <0x12345678>;
g -- 逗號也可以用來創建字符串列表：string-list = "red fish", "blue fish";
二、設備在device tree 中的描述
? ? ? ??系統中的每個設備由device tree的一個節點來表示；
1、節點命名
? ? ?花些時間談談命名習慣是值得的。每個節點都必須有一個<name>[@<unit-address>]格式的名稱。<name>是一個簡單的ascii字符串，最長為31個字符，總的來說，節點命名是根據它代表什么設備。比如說，一個代表3com以太網適配器的節點應該命名為ethernet，而不是3com509。
? ? 如果節點描述的設備有地址的話，就應該加上unit-address，unit-address通常是用來訪問設備的主地址，并在節點的reg屬性中被列出。后面我們將談到reg屬性。
2、設備
? ? ? 接下來將為設備樹添加設備節點：
[cpp]?view plaincopy
/?{?? ????compatible?=?"acme,coyotes-revenge";?? ?? ????cpus?{?? ????????cpu@0?{?? ????????????compatible?=?"arm,cortex-a9";?? ????????};?? ????????cpu@1?{?? ????????????????????compatible?=?"arm,cortex-a9";?? ????????????};?? ????????};?? ?? ????serial@101F0000?{?? ????????compatible?=?"arm,pl011";?? ????};?? ?? ????serial@101F2000?{?? ????????compatible?=?"arm,pl011";?? ????};?? ?? ????gpio@101F3000?{?? ????????compatible?=?"arm,pl061";?? ????};?? ?? ????interrupt-controller@10140000?{?? ????????compatible?=?"arm,pl190";?? ????};?? ?? ????spi@10115000?{?? ????????compatible?=?"arm,pl022";?? ????};?? ?????? ????external-bus?{?? ????????ethernet@0,0?{?? ????????????compatible?=?"smc,smc91c111";?? ????????};?? ?????? ????????i2c@1,0?{?? ????????????compatible?=?"acme,a1234-i2c-bus";?? ????????????rtc@58?{?? ????????????????compatible?=?"maxim,ds1338";?? ????????????};?? ????????????};?? ?? ????????flash@2,0?{?? ????????????compatible?=?"samsung,k8f1315ebm",?"cfi-flash";?? ?????????????};?? ?????};?? };??
? ? ? ? 在上面的設備樹中，系統中的設備節點已經添加進來，樹的層次結構反映了設備如何連到系統中。外部總線上的設備就是外部總線節點的子節點，i2c設備是i2c總線控制節點的子節點。總的來說，層次結構表現的是從CPU視角來看的系統視圖。在這里這棵樹是依然是無效的。它缺少關于設備之間的連接信息。稍后將添加這些數據。
? ? ? 設備樹中應當注意：每個設備節點有一個compatible屬性。flash節點的compatible屬性有兩個字符串。請閱讀下一節以了解更多內容。 之前提到的，節點命名應當反映設備的類型，而不是特定型號。請參考ePAPR規范2.2.2節的通用節點命名，應優先使用這些命名。
3、compatible 屬性
? ? ? 樹中的每一個代表了一個設備的節點都要有一個compatible屬性。compatible是OS用來決定綁定到設備的設備驅動的關鍵。
? ? ? compatible是字符串的列表。列表中的第一個字符串指定了"<manufacturer>,<model>"格式的節點代表的確切設備，第二個字符串代表了與該設備兼容的其他設備。例如，Freescale MPC8349 SoC有一個串口設備實現了National Semiconductor ns16550寄存器接口。因此MPC8349串口設備的compatible屬性為：compatible = "fsl,mpc8349-uart", "ns16550"。在這里，fsl,mpc8349-uart指定了確切的設備，ns16550表明它與National?Semiconductor 16550 UART是寄存器級兼容的。
? ? ?注：由于歷史原因，ns16550沒有制造商前綴，所有新的compatible值都應使用制造商的前綴。這種做法使得現有的設備驅動程序可以綁定到一個新設備上，同時仍能唯一準確的識別硬件。
4、編址
? ? ? 可編址的設備使用下列屬性來將地址信息編碼進設備樹：
reg
#address-cells
#size-cells
? ? ? ?每個可尋址的設備有一個reg屬性，即以下面形式表示的元組列表：
? ? ??reg = <address1 length1 [address2 length2] [address3 length3] ... >?
? ? ?每個元組,。每個地址值由一個或多個32位整數列表組成，被稱做cells。同樣地，長度值可以是cells列表，也可以為空。
? ? ?既然address和length字段是大小可變的變量，父節點的#address-cells和#size-cells屬性用來說明各個子節點有多少個cells。換句話說，正確解釋一個子節點的reg屬性需要父節點的#address-cells和#size-cells值。
5、內存映射設備
? ? ? 與CPU節點中的單一地址值不同，內存映射設備會被分配一個它能響應的地址范圍。#size-cells用來說明每個子節點種reg元組的長度大小。
? ? ?在下面的示例中，每個地址值是1 cell (32位) ，并且每個的長度值也為1 cell，這在32位系統中是非常典型的。64位計算機可以在設備樹中使用2作為#address-cells和#size-cells的值來實現64位尋址。
[cpp]?view plaincopy
serial@101f2000?{?? ????compatible?=?"arm,pl011";?? ????reg?=?<0x101f2000?0x1000?>;?? };?? ?? gpio@101f3000?{?? ????????compatible?=?"arm,pl061";?? ????????reg?=?<0x101f3000?0x1000?? ???????????????0x101f4000?0x0010>;?? };?? ?? ?? interrupt-controller@10140000?{?? ????????compatible?=?"arm,pl190";?? ????????reg?=?<0x10140000?0x1000?>;?? };??
? ? ? 每個設備都被分配了一個基地址及該區域大小。本例中的GPIO設備地址被分成兩個地址范圍:0x101f3000~0x101f3fff和0x101f4000~0x101f400f。
三、設備樹在platform設備驅動開發中的使用解析
? ? ? ? ?我們仍以?Linux 設備驅動開發 —— platform設備驅動應用實例解析?文中的例子來解析設備樹在platform設備驅動中如何使用；
1、設備樹對platform中platform_device的替換
? ? ? ? ?其實我們可以看到，Device Tree 是用來描述設備信息的，每一個設備在設備樹中是以節點的形式表現出來；而在上面的 platform 設備中，我們利用platform_device 來描述一個設備，我們可以看一下二者的對比
fs4412-beep{ compatible = "fs4412,beep"; reg = <0x114000a0 0x4?0x139D0000 0x14>; };
a -- fs4412-beep 為節點名，符合咱們前面提到的節點命名規范; 我們通過名字可以知道，該節點描述的設備是beep, 設備名是fs4412-beep；
b -- compatible = "fs4412,beep";?compatible 屬性, 即一個字符串； ? ? ??前面提到，所有新的compatible值都應使用制造商的前綴，這里是 fs4412;
c --?reg = <0x114000a0 0x4?0x139D0000 0x14>; ? ? ? ?reg屬性來將地址信息編碼進設備樹，表示該設備的地址范圍;這里是我們用到的寄存器及偏移量； | static?struct??resource?beep_resource[]?= { [0]?=?{ .start?=?0x114000a0, .end?=?0x114000a0+0x4, .flags?=?IORESOURCE_MEM, }, [1]?=?{ .start?=?0x139D0000, .end?=?0x139D0000+0x14, .flags?=?IORESOURCE_MEM, }, }; static?struct?platform_device?hello_device= { .name?=?"bigbang",//沒用了 .id?=?-1, .dev.release?=?hello_release, .num_resources?=?ARRAY_SIZE(beep_resource?), .resource?=?beep_resource, }; |
? ? ? 可以看到設備樹中的設備節點完全可以替代掉platform_device。
2、有了設備樹，如何實現device 與 driver 的匹配？
? ? ??我們在上一篇還有 platform_device 中，是利用 .name 來實現device與driver的匹配的，但現在設備樹替換掉了device，那我們將如何實現二者的匹配呢？有了設備樹后，platform比較的名字存在哪？
? ? ?我們先看一下原來是如何匹配的 ，platform_bus_type 下有個match成員，platform_match 定義如下
[cpp]?view plaincopy
static?int?platform_match(struct?device?*dev,?struct?device_driver?*drv)?? {?? ????struct?platform_device?*pdev?=?to_platform_device(dev);?? ????struct?platform_driver?*pdrv?=?to_platform_driver(drv);?? ?? ?????? ????if?(of_driver_match_device(dev,?drv))?? ????????return?1;?? ?? ?????? ????if?(acpi_driver_match_device(dev,?drv))?? ????????return?1;?? ?? ?????? ????if?(pdrv->id_table)?? ????????return?platform_match_id(pdrv->id_table,?pdev)?!=?NULL;?? ?? ?????? ????return?(strcmp(pdev->name,?drv->name)?==?0);?? }??
其中又調用了of_driver_match_device(dev, drv) ，其定義如下：
[cpp]?view plaincopy
static?inline?int?of_driver_match_device(struct?device?*dev,?? ?????????????????????const?struct?device_driver?*drv)?? {?? ????return?of_match_device(drv->of_match_table,?dev)?!=?NULL;?? }??
其調用of_match_device(drv->of_match_table, dev) ，繼續追蹤下去，注意這里的參數
drv->of_match_table
[cpp]?view plaincopy
const?struct?of_device_id?*of_match_device(const?struct?of_device_id?*matches,?? ???????????????????????const?struct?device?*dev)?? {?? ????if?((!matches)?||?(!dev->of_node))?? ????????return?NULL;?? ????return?of_match_node(matches,?dev->of_node);?? }?? EXPORT_SYMBOL(of_match_device);??
又調用 of_match_node(matches, dev->of_node) ?，其中matches 是
struct of_device_id 類型
的
[cpp]?view plaincopy
? ? ? ? ? ? ?? const?struct?of_device_id?*of_match_node(const?struct?of_device_id?*matches,?? ?????????????????????const?struct?device_node?*node)?? {?? ????const?struct?of_device_id?*match;?? ????unsigned?long?flags;?? ?? ????raw_spin_lock_irqsave(&devtree_lock,?flags);?? ????match?=?__of_match_node(matches,?node);?? ????raw_spin_unlock_irqrestore(&devtree_lock,?flags);?? ????return?match;?? }?? EXPORT_SYMBOL(of_match_node);??
找到 match = __of_match_node(matches, node); 注意著里的node是struct device_node 類型的
[cpp]?view plaincopy
const?struct?of_device_id?*__of_match_node(const?struct?of_device_id?*matches,?? ???????????????????????const?struct?device_node?*node)?? {?? ????const?struct?of_device_id?*best_match?=?NULL;?? ????int?score,?best_score?=?0;?? ?? ????if?(!matches)?? ????????return?NULL;?? ?? ????for?(;?matches->name[0]?||?matches->type[0]?||?matches->compatible[0];?matches++)?{?? ????????score?=?__of_device_is_compatible(node,?matches->compatible,?? ??????????????????????????matches->type,?matches->name);?? ????????if?(score?>?best_score)?{?? ????????????best_match?=?matches;?? ????????????best_score?=?score;?? ????????}?? ????}?? ?? ????return?best_match;?? }??
繼續追蹤下去
[cpp]?view plaincopy
static?int?__of_device_is_compatible(const?struct?device_node?*device,?? ?????????????????????const?char?*compat,?const?char?*type,?const?char?*name)?? {?? ????struct?property?*prop;?? ????const?char?*cp;?? ????int?index?=?0,?score?=?0;?? ?? ?????? ????if?(compat?&&?compat[0])?{?? ????????prop?=?__of_find_property(device,?"compatible",?NULL);?? ????????for?(cp?=?of_prop_next_string(prop,?NULL);?cp;?? ?????????????cp?=?of_prop_next_string(prop,?cp),?index++)?{?? ????????????if?(of_compat_cmp(cp,?compat,?strlen(compat))?==?0)?{?? ????????????????score?=?INT_MAX/2?-?(index?<<?2);?? ????????????????break;?? ????????????}?? ????????}?? ????????if?(!score)?? ????????????return?0;?? ????}?? ?? ?????? ????if?(type?&&?type[0])?{?? ????????if?(!device->type?||?of_node_cmp(type,?device->type))?? ????????????return?0;?? ????????score?+=?2;?? ????}?? ?? ?????? ????if?(name?&&?name[0])?{?? ????????if?(!device->name?||?of_node_cmp(name,?device->name))?? ????????????return?0;?? ????????score++;?? ????}?? ?? ????return?score;?? }??
看這句 prop = __of_find_property(device, "compatible", NULL);
可以發先追溯到底，是利用"compatible"來匹配的，即設備樹加載之后，內核會自動把設備樹節點轉換成 platform_device這種格式，同時把名字放到of_node這個地方。
? ?
platform_driver 部分
可以看到原來是利用platform_driver 下的 struct driver 結構體中的 name 成員來匹配的，看一下 struct driver 結構體的定義：
[cpp]?view plaincopy
struct?device_driver?{?? ????const?char??????*name;?? ????struct?bus_type?????*bus;?? ?? ????struct?module???????*owner;?? ????const?char??????*mod_name;???? ?? ????bool?suppress_bind_attrs;????? ?? ????const?struct?of_device_id???*of_match_table;?? ????const?struct?acpi_device_id?*acpi_match_table;?? ?? ????int?(*probe)?(struct?device?*dev);?? ????int?(*remove)?(struct?device?*dev);?? ????void?(*shutdown)?(struct?device?*dev);?? ????int?(*suspend)?(struct?device?*dev,?pm_message_t?state);?? ????int?(*resume)?(struct?device?*dev);?? ????const?struct?attribute_group?**groups;?? ?? ????const?struct?dev_pm_ops?*pm;?? ?? ????struct?driver_private?*p;?? }?? ? ? ? 成員中有const struct of_device_id
*of_match_table; 是struct of_device_id 類型，定義如下：
[cpp]?view plaincopy
? ? ?? struct?of_device_id?? {?? ????char????name[32];?? ????char????type[32];?? ????char????compatible[128];?? ????const?void?*data;?? };?? ? ? ? 可以看到其作用就是為了匹配一個設備。我們所要做的就是對 char?compatible[128] 的填充；設備樹加載之后，內核會自動把設備樹節點轉換成 platform_device這種格式，同時把名字放到of_node這個地方。
3、基于設備樹的driver的結構體的填充
? ? ? 匹配的方式發生了改變，那我們的platform_driver 也要修改了
基于設備樹的driver的結構體的填充：
[cpp]?view plaincopy
static?struct?of_device_id?beep_table[]?=?{?? ????{.compatible?=?"fs4412,beep"},?? };?? static?struct?platform_driver?beep_driver=?? {?? ????.probe?=?beep_probe,?? ????.remove?=?beep_remove,?? ????.driver={?? ????????.name?=?"bigbang",?? ????????.of_match_table?=?beep_table,?? ????},?? };??
原來的driver是這樣的，可以對比一下
[cpp]?view plaincopy
static?struct?platform_driver?beep_driver=?? {?? ????.driver.name?=?"bigbang",?? ????.probe?=?beep_probe,?? ????.remove?=?beep_remove,?? };??
4、設備樹編譯
? ? ? 我們在?arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dts 中添加
[cpp]?view plaincopy
fs4412-beep{?? ?????????compatible?=?"fs4412,beep";?? ?????????reg?=?<0x114000a0?0x4?0x139D0000?0x14>;?? };??
就可以編譯設備樹了
make?dtbs ?在內核根目錄 vim?arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dts
sudo?cp??arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dtb?/tftpboot/ |
? ? ?然后，將設備樹下載到0x42000000處，并加載驅動 insmod driver.ko, 測試下驅動。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Linux 设备驱动开发 —— 设备树在platform设备驱动中的使用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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