【Linux驱动开发】设备树详解（三）设备树Kernel解析

​
​

活动地址：CSDN21天学习挑战赛

【Linux驱动开发】设备树详解（一）设备树基础介绍
【Linux驱动开发】设备树详解（二）设备树语法详解
【Linux驱动开发】设备树详解（三）设备树Kernel解析

 

个人主页：董哥聊技术 我是董哥，嵌入式领域新星创作者 创作理念：专注分享高质量嵌入式文章，让大家读有所得！

5、设备树的加载流程

我们知道，dts文件经过dtc工具编译为dtb，内核加载并解析dtb文件，最终获得设备树的信息。

那么Linux如何加载``dtb文件，并生成对应节点的呢？

 

5.1 设备树地址设置

我们一般通过Bootloader引导启动Kernel，在启动Kernel之前，Bootloader必须将dtb文件的首地址传输给Kernel，以供使用。

1. Bootloader将dtb二进制文件的起始地址写入r2寄存器中
2. Kernel在第一个启动文件head.S/head-common.S中，读取r2寄存器中的值，获取dtb文件起始地址
3. 跳转入口函数start_kernel执行C语言代码

 

5.2 获取设备树中的平台信息——machine_desc

在dts文件中，在根节点中有一个compatible属性，该属性的值是一系列的字符串，比如compatible = “samsung，smdk2440”“samsung,smdk2410,samsung，smdk24xx”;，该属性就是告诉内核要选择什么样的machine_desc，因为machine_desc结构体中有一个dt_compat成员，该成员表示machine_desc支持哪些单板，所以内核会把compatible中的字符串与dt_compat进行依次比较。

start_kernel // init/main.c
    setup_arch(&command_line);  // arch/arm/kernel/setup.c
        mdesc = setup_machine_fdt(__atags_pointer);  // arch/arm/kernel/devtree.c
                    early_init_dt_verify(phys_to_virt(dt_phys)  // 判断是否有效的dtb, drivers/of/ftd.c
                                    initial_boot_params = params;
                    mdesc = of_flat_dt_match_machine(mdesc_best, arch_get_next_mach);  // 找到最匹配的machine_desc, drivers/of/ftd.c
                                    while ((data = get_next_compat(&compat))) {
                                        score = of_flat_dt_match(dt_root, compat);
                                        if (score > 0 && score < best_score) {
                                            best_data = data;
                                            best_score = score;
                                        }
                                    }
                    
        machine_desc = mdesc;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

 

5.3 获取设备树的配置信息

在前面，我们也知道设备树中的chosen属性，用于传输固件和Linux之间的数据，包含一些启动参数，那么我们该如何解析出来呢？

1. /chosen节点中bootargs属性的值, 存入全局变量： boot_command_line
2. 确定根节点的这2个属性的值: #address-cells, #size-cells
3. 存入全局变量: dt_root_addr_cells, dt_root_size_cells
4. 解析/memory中的reg属性, 提取出"base, size", 最终调用memblock_add(base, size);

 

5.4 设备树节点解析

dtb文件会在内存中一直存在着，不会被内核或者应用程序占用，我们需要使用的时候可以直接使用dtb文件。dtb文件的内容会被解析生成多个device_node，然后这些device_node构成一棵树, 根节点为: of_root

每一个节点都以TAG(FDT_BEGIN_NODE, 0x00000001)开始, 节点内部可以嵌套其他节点,
每一个属性都以TAG(FDT_PROP, 0x00000003)开始

 

• 设备树中的每一个节点，都会被转换为device_node结构体

 struct device_node {
            const char *name;  // 来自节点中的name属性, 如果没有该属性, 则设为"NULL"
            const char *type;  // 来自节点中的device_type属性, 如果没有该属性, 则设为"NULL"
            phandle phandle;
            const char *full_name;  // 节点的名字, node-name[@unit-address]
            struct fwnode_handle fwnode;

            struct  property *properties;  // 节点的属性
            struct  property *deadprops;    /* removed properties */
            struct  device_node *parent;   // 节点的父亲
            struct  device_node *child;    // 节点的孩子(子节点)
            struct  device_node *sibling;  // 节点的兄弟(同级节点)
        #if defined(CONFIG_OF_KOBJ)
            struct  kobject kobj;
        #endif
            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
        };

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

 

• 将device_node转换为platform_device

那么多的device_node，哪些会被转化为platform_device呢？

1. 根节点下的子节点，且该子节点必须包含compatible属性；
2. 如果一个节点的compatile属性含有这些特殊的值(“simple-bus”,“simple-mfd”,“isa”,“arm,amba-bus”)之一，那么它的子结点(需含compatile属性)也可以转换为platform_device。

struct platform_device {
	const char	*name;
	int		id;
	bool		id_auto;
	struct device	dev;
	u32		num_resources;
	struct resource	*resource;

	const struct platform_device_id	*id_entry;
	char *driver_override; /* Driver name to force a match */

	/* MFD cell pointer */
	struct mfd_cell *mfd_cell;

	/* arch specific additions */
	struct pdev_archdata	archdata;
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

转换完成之后，

• 设备树中的reg/irq等属性，都存放在了platform_device->resource结构体中
• 设备树中的其他属性，都存在在了platform_device.dev->of_node结构体中

 

• C代码获取设备树属性

转换完成之后，内核提供了一些API来直接获取设备树中对应的属性。如：

• of_property_read_u32_index：获取设备树中某个属性的值
• of_property_read_string：获取设备树中某个属性的字符串的值
• of_get_address：获取设备树中的某个节点的地址信息

整体总结下来，有几个类别：

a. 处理DTB
of_fdt.h // dtb文件的相关操作函数, 我们一般用不到, 因为dtb文件在内核中已经被转换为device_node树(它更易于使用)

b. 处理device_node
of.h // 提供设备树的一般处理函数, 比如 of_property_read_u32(读取某个属性的u32值), of_get_child_count(获取某个device_node的子节点数)
of_address.h // 地址相关的函数, 比如 of_get_address(获得reg属性中的addr, size值)
of_match_device(从matches数组中取出与当前设备最匹配的一项)
of_dma.h // 设备树中DMA相关属性的函数
of_gpio.h // GPIO相关的函数
of_graph.h // GPU相关驱动中用到的函数, 从设备树中获得GPU信息
of_iommu.h // 很少用到
of_irq.h // 中断相关的函数
of_mdio.h // MDIO (Ethernet PHY) API
of_net.h // OF helpers for network devices.
of_pci.h // PCI相关函数
of_pdt.h // 很少用到
of_reserved_mem.h // reserved_mem的相关函数

c. 处理 platform_device
of_platform.h // 把device_node转换为platform_device时用到的函数,
// 比如of_device_alloc(根据device_node分配设置platform_device),
// of_find_device_by_node (根据device_node查找到platform_device),
// of_platform_bus_probe (处理device_node及它的子节点)
of_device.h // 设备相关的函数, 比如 of_match_device

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

 

上述总结下来，流程为dts->dtb->device_node->platform_device

 

6、设备树调试

• 查看原始的dtb文件

ls /sys/firmware/fdt 
hexdump -C /sys/firmware/fdt
1
2

 

• 查看设备树信息

ls /sys/firmware/devicetree
ls /proc/device-tree
1
2

以目录结构程现的dtb文件, 根节点对应base目录, 每一个节点对应一个目录, 每一个属性对应一个文件

/proc/device-tree 是链接文件, 指向 /sys/firmware/devicetree/base

 

• 查看所有硬件信息

ls /sys/devices/platform 
1

系统中所有的platform_device, 有来自设备树的, 也有来有.c文件中注册的。

 

7、 参考地址

[1]：https://elinux.org/Device_Tree_Usage

[2]：https://www.kernel.org/doc/Documentation/devicetree/usage-model.txt

[3]：https://blog.csdn.net/zj82448191/article/details/109195364

​ 

​