4.2uboot对设备树的支持——dtb的修改原理

本节说明在uboot中修改dtb的原理。

在uboot中，有一些命令支持对dtb文件进行修改。

当我们想要修改dtb文件时，可以直接修改dts文件，然后编译dts文件生成新的dtb文件，再将新的dtb文件载入设备。

或者，我们也可以在uboot中使用命令，直接修改dtb文件。修改完成后，再将新的dtb文件保存在板子上，以后启动时就可以使用这个新的dtb文件了。

实际上，在uboot中修改dtb的命令就是fdt。

fdt命令在最新的uboot版本中已经有支持了，但是1.1.6版本还不支持，所以需要修改uboot代码，增加支持fdt指令（从新版本中移植）。

在移植之前，先了解一下在fdt指令修改dtb的原理。

在dtb文件中修改某个属性

以修改dtb文件中的某个属性的原理为例，开始说明fdt指令修改dtb的原理。

先来回顾一下dtb文件中，属性是怎么保存的：

首先是表示属性开始的token FDT_PROP（0x00000003）；然后是描述该属性信息的extra data（len+nameoff）；最后是value，也就是属性值，属性值的长度就是len。

struct {
    uint32_t len;        //以字节为单位记录了属性值的长度（长度可能为0，表示一个空值）；
    uint32_t nameoff;    //表示属性名在string block中的偏移位置；
};

 

那么，如何修改这个prop的值呢？

假设，旧值长度为len，新值长度为new_len，且new_len > len。

那么，需要把原来的val所占的空间扩展一下，扩展为new_len；并且，在原来的val后面的数据，都需要往后移动一下，移动的长度为（new_len - len）；移动之后，就可以把新的val写入了。

同时，属性值的长度也要更新为new_len。

 另外，头部信息也需要同步修改。

struct fdt_header {
	fdt32_t magic;			 /* magic word FDT_MAGIC */
	fdt32_t totalsize;		 /* total size of DT block */
	fdt32_t off_dt_struct;		 /* offset to structure */
	fdt32_t off_dt_strings;		 /* offset to strings */
	fdt32_t off_mem_rsvmap;		 /* offset to memory reserve map */
	fdt32_t version;		 /* format version */
	fdt32_t last_comp_version;	 /* last compatible version */
 
	/* version 2 fields below */
	fdt32_t boot_cpuid_phys;	 /* Which physical CPU id we're
					    booting on */
	/* version 3 fields below */
	fdt32_t size_dt_strings;	 /* size of the strings block */
	/* version 17 fields below */
	fdt32_t size_dt_struct;		 /* size of the structure block */
};

1. magic：不需要修改；
2. totalsize：需要修改，总大小增加了（new_len - len）字节；
3. off_dt_struct：不需要修改；
4. off_dt_string：需要修改，偏移值增加了（new_len - len）字节；
5. off_mem_rsvmap：不需要更改；
6. version：不需要更改；
7. last_comp_version：不需要更改；
8. boot_cpuid_phys：不需要更改；
9. size_dt_strings：不需要更改；
10. size_dt_struct：需要更改，struct块的size增加了（new_len - len）字节；

也就是说，头部信息中有三项需要同步修改。

 dtb文件的布局：

 总结一下，修改属性的值，老值为len，新值为new_len，且new_len > len，需要以下几步：

1. 把原属性val所占空间从len字节扩展为new_len字节：
   把老值之后的所有内容向后移动(new_len - len)字节；
2. 把新值写入val所占的newlen字节空间，更新属性值的长度信息；
3. 修改dtb头部信息中structure block的长度: size_dt_struct；
4. 修改dtb头部信息中string block的偏移值: off_dt_strings；
5. 修改dtb头部信息中的总长度: totalsize；

在dtb文件中增加一个新的属性

了解了dtb文件中属性的修改原理之后，其实其他的操作也是类似的。

比如，在某个节点中增加一个新的属性。

1. 如果在string block中没有这个属性的名字，就在string block尾部添加一个新字符串:
   属性的名字；
   并且修改dtb头部信息中string block的长度：size_dt_strings；
   修改dtb头部信息中的总长度: totalsize；

2. 找到属性所在节点, 在节点尾部扩展一块空间, 内容及长度为(12+len)：
   TAG      // 4字节, 对应0x00000003
   len      // 4字节, 表示属性的val的长度
   nameoff  // 4字节, 表示属性名的offset
   val      // len字节, 用来存放val

3. 修改dtb头部信息中structure block的长度: size_dt_struct；

4. 修改dtb头部信息中string block的偏移值: off_dt_strings；

5. 修改dtb头部信息中的总长度: totalsize；

代码

从uboot官方下载地址（Index of /pub/u-boot/）下载一个支持fdt指令的版本的uboot（u-boot-2018.11-rc2.tar.bz2）。

解压创建工程，在cmd目录下有一个fdt.c文件。

里面有构造一个fdt的指令。

并且还有fdt指令的用法说明。

以设置某个节点（path）的属性（prop）等于val为例，看一下代码上是怎么实现的。

fdt指令的入口函数是do_fdt。

进入fdt，找到对应的设置属性的值的处理代码。

处理流程如下：

1. 找到对应节点的偏移值，即找到对应节点（fdt_path_offset）；
2. 找到节点中的对应属性（fdt_getprop）；
3. 若节点中已经存在该属性，将旧的属性值保存下来；
4. 解析传入的新的属性值，将新的属性值转换成字节流（fdt_parse_prop）；
5. 设置新的属性值（fdt_setprop）；

先简单看一下fdt_parse_prop函数，它的作用是将传入的属性值转换成字节流。

根据注释信息可以知道，传入的属性值可以是<>指定的十六进制数，也可以是[]指定的字节流，还可以是""指定的字符串。

最终它们都要被转换成字节流。

再来看一下fdt_setprop函数，它的作用是设置新的属性值。

在fdt_setprop_placeholder函数中，调用fdt_resize_property_函数，重新规划dtb的大小。

调用关系如下。

fdt_setprop
	fdt_setprop_placeholder       // 为新值在DTB中腾出位置
			 fdt_get_property_w  // 得到老值的长度 oldlen
			 fdt_splice_struct_  // 腾空间
					fdt_splice_  // 使用memmove移动DTB数据, 移动(newlen-oldlen)
					fdt_set_size_dt_struct  // 修改DTB头部, size_dt_struct
					fdt_set_off_dt_strings  // 修改DTB头部, off_dt_strings
					
	memcpy(prop_data, val, len);  // 在DTB中存入新值