Linux 设备树详解

目录

1、概述

2、节点( node)和属性( property)

2.1、DTS 描述键值对的语法:

2.2 节点语法规范说明

2.3节点名及节点路径

2.4 节点别名(节点引用)

2.5 合并节点内容

2.6 替换节点内容

2.8 chosen 节点

2.9 查找节点

2.10 查找办法

3 节点描述

 3.1 节点属性


1、概述

        设备树( Device Tree)是一种描述硬件的数据结构,在操作系统( OS)引导
阶段进行设备初始化的时候,数据结构中的硬件信息被检测并传递给操作系统
最早诞生于 Open Firmware, Flattened Device Tree (FDT)格式标准。
 dts 文件( Device Tree Source, dts)是以 ASCII 文本形式描述设备树内容。
 dtb 文件是二进制格式,编译工具为: Device Tree Compiler( DTC)。
 2011 年被引入 ARM Linux 内核。 ARM Linux 设备树描述了内核的软/硬件信息。

2、节点( node)和属性( property)

        节点用以归类描述一个硬件信息或是软件信息(好比文件系统的目录)
     节点内描述了一个或多个属性,属性是键值对( key/value),描述具体的
软/硬信息。
为什么 ARM Linux 社区会引入设备树呢?
    主要是想解决 ARM Linux 内核代码冗余的问题。

2.1、DTS 描述键值对的语法:


 1、字符串信息
 2、 32bits 无符号整型数组信息
 3、二进制数数组
 4、混和形式
 5、字符串哈希表

/dts-v1/;
#include "exynos4412.dtsi" //此设备树依赖于exynos4412.dtsi 文件
#include <dt-bindings/gpio/gpio.h> //gpio引脚配置文件
/ { //根节点 root nodemodel = "FriendlyARM TINY4412 board based on Exynos4412";compatible = "friendlyarm,tiny4412", "samsung,exynos4412", "samsung,exynos4";chosen {stdout-path = &serial_0;
};

2.2 节点语法规范说明

节点名:
语法: <name>[@<unit-address>]
规范:
名字是ASCII字符串
(字母、数字、 "-"、等等构成)
最长可以是31个字符一般的,应该以设备类型命名
unit-address一般的是设备地址
/*****示例*****/
/{serial@101F0000{……};gpio@101F3000{……};interrupt-controller@10140000{……};spi@10115000{…….};external-bus{……};
}; 

2.3节点名及节点路径

/{…dm9000{…};…
};
节点名:dm9000
节点路径:/dm9000

2.4 节点别名(节点引用)

    为了解决节点路径名过长的问题,引入了节点别名的概念,可以引用到一个全路径的节点

/{aliases{demo=&demo0;};…demo:demo0@80000000{…};…
};
节点名:demo0
节点路径:/demo0@80000000
节点别名:demo(等价/demo0@80000000)/**********************************/
引用语法范例1:
&demo{…
};
引用语法范例2:
/{reference-node{property=<&demo>;…};…
};

2.5 合并节点内容

     一般的, 一个硬件设备的部分信息不会变化,但是部分信息是可能会变化的,就出现了节点内容合并。即:先编写好节点,仅仅描述部分属性值;使用者后加一部分属性值。在同级路径下,节点名相同的“两个”节点实际是一个节点。

/{node{property=value;};
};
/*移植者添加的节点*/
/{node{property2=value;};
};
/***合并后的节点内容***/
/{node{property2=value;};
};

2.6 替换节点内容

        一个硬件设备的部分属性信息可能会变化,但是设备树里面已经描述了所有的属性值,使用者可以添加已有的属性值,以替换原有的属性值,就出现了节点内容替换。在同级路径下,节点名相同的“两个”节点实际是一个节点。

2.7 引用节点内容

     一个设备可能会使用到别的节点的内容,可以通过节点的别名来引用到其内容。 引用的目的可能是合并两个节点的内容、 替换部分内容、或是使用部分内容.

/{node:node@80000000{property=value;};
};
/*移植者添加的node节点*/
&node{property=value;status = “okay”;
}
/*移植者添加demo节点*/
/{demo{property=<&node>;};
};
说明:demo节点的属性property引用了节点的node的属性值,一般的,引用的目的是使用node节点的部分属性内容

2.8 chosen 节点

     chosen 节点不描述一个真实设备,而是用于 firmware 传递一些数据给 OS,譬如 bootloader 传递内核启动参数给内核.

chosen {bootargs = “root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.1 console=ttyS0,115200”;
};

2.9 查找节点

   涉及设备、总线、驱动的概念,即所谓设备信息和驱动代码分离的驱动框架,如 platform、 i2c、 usb、spi、 pci、等等; 或是分层驱动框架( MTD 设备驱动、framebuffer 设备驱动、 input 设备驱动、 ...),则设备树中设备节点的会内核初始化时候被查找到,驱动代码将不关心节点的查找。
 如果仅仅是接口驱动框架(字符设备驱动、块设备驱动、网络设备驱动) ,则需要使用内核节点查找函数查找设备树中的设备节点。

2.10 查找办法


 通过节点的 compatible 属性值查找指定节点
 通过节点名查找指定节点
 通过节点路径查找指定节点

3 节点描述

头文件: include/of.h
struct device_node {const char *name; //节点名const char *type; //设备类型phandle phandle;const char *full_name; //全路径节点名struct fwnode_handle fwnode;struct  property *properties;struct  property *deadprops; /* removed properties */struct  device_node *parent; 父节点指针struct  device_node *child; //子节点指针struct  device_node *sibling;struct  kobject kobj;unsigned long _flags;void *data;#if defined(CONFIG_SPARC)const char *path_component_name;unsigned int unique_id;struct of_irq_controller *irq_trans;#endif
};

功能:通过 compatible 属性查找指定节点

struct device_node *of_find_compatible_node(struct device_node *from,
const char *type, const char *compat);
参数:
struct device_node *from - 指向开始路径的节点,如果为NULL,则从根节点开始
const char *type - device_type设备类型,可以为NULL
const char *compat - 指向节点的compatible属性的值(字符串)的首地址
返回值:
成功:得到节点的首地址;失败: NULL

设备 ID 表结构,用于匹配设备节点和驱动

struct of_device_id {char name[32]; /*设备名*/char type[32]; /*设备类型*/char compatible[128]; /*用于与设备树compatible属性值匹配的字符串*/const void *data; /*驱动私有数据*/
};
//注册支持设备树的设备ID表
include/module.h
MODULE_DEVICE_TABLE(of, ID表首地址)

功能:通过 compatible 属性查找指定节点

struct device_node *of_find_matching_node(struct device_node *from,
const struct of_device_id *matches);
参数:
struct device_node *from - 指向开始路径的节点,如果为NULL,则从根节点开始
const struct of_device_id *matches - 指向设备ID表,注意ID表必须以NULL结束
范例:
const struct of_device_id mydemo_of_match[] = {{ .compatible = "fs4412,mydemo", },{}
};
返回值:
成功:得到节点的首地址;失败: NULL

功能:通过路径查找指定节点

struct device_node *of_find_node_by_path(const char *path);
参数:
const char *path - 带全路径的节点名,也可以是节点的别名
返回值:
成功:得到节点的首地址;失败: NULL

功能:通过节点名查找指定节点

struct device_node *of_find_node_by_name(struct device_node *from,
const char *name);
参数:
struct device_node *from - 开始查找节点,如果为NULL,则从根节点开始
const char *name- 节点名
返回值:
成功:
得到节点的首地址;失败: NULL

 3.1 节点属性


有默认意义的属性
 1、设备树语法中已经定义好的,具有通用规范意义的属性。
 如果是设备信息和驱动分离框架的设备节点,则能够在内核初始化找到节点时候,自动解析生成相应的设备信息。
 常见属性的有: compatible、地址 address、中断 interrupt
 ARM Linux 内核定义好的,一类设备通用的有默认意义的属性
 一般的,不能被内核自动解析生成相应的设备信息,但是内核已经编写了相应的解析提取函数。
 常见属性的有: MAC 地址、 GPIO 口、 clock、 power、 regulator、等等

驱动自定义属性

针对具体设备,有部分属性很难通用,需要驱动自己定义好,通过内核的属性提取解析函数进行值的获得。

ethernet@18000000 {compatible = “davicom,dm9000”;reg = <0x18000000 0x2 0x18000004 0x2>;interrupt = <7 4>;local-mac-address = [00 00 de ad be ef];davicom,no-eeprom;reset-gpios = <&gpf 12 GPIO_ACTIVE_LOW>;vcc-supply = <&eth0_power>;
};

compatible 属性

用于匹配设备节点和设备驱动,规则是驱动设备 ID 表中的 compatible 域的值(字符串),和设备树中设备节点中的 compatible 属性值完全一致,则节点的内容是给驱动的。
 设备树中的命名规范如下

/{
node{compatible=“厂商名,名称” ;......vcc-supply = <&eth0_power>;
};设备树示例
/{…mydemo{compatible = “fs4412,mydemo”;…}
}/*platform 框架的探测函数*/
static int demo_probe(struct platform_device *devices)
{
//设备树对应节点的信息已经被内核构造成struct platform_devic
…
}
static const struct of_device_id demo_of_matches[] = {{.compatible = “fs4412,mydemo”,},{}
}
MODULE_DEVICE_TABLE(of,demo_of_matches);static struct platform_driver demo_drv = {.driver = {.name = DEMONAME,.owner = THIS_MODULE,.of_match_table = of_match_ptr(demo_of)}
}

属性-address

#address-cells:描述子节点 reg 属性值的地址表中首地址 cell 数量
#size-cells:描述子节点 reg 属性值的地址表中地址长度 cell 数量

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