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【Linux】内核驱动篇七--设备树
一、起源
- 减少垃圾代码
- 减轻驱动开发工作量
- 驱动代码和设备信息分离
- 参考Open Fireware设计
- 用来记录硬件平台中各种硬件设备的属性信息
二、基本组成
两种源文件：
xxxxx.dts， dts是device tree source的缩写xxxxx.dtsi， dtsi是device tree source include的缩写，意味着这样源文件用于被dts文件包含用
实际使用时，需要把dts文件编译成对应的二进制文件（
.dtb文件，dtb是device tree binary的缩写 ）便于运行时存放在内存加快读取信息的速度
三、基本语法
dts文件主体内容由多个节点组成- 每个节点可以包含
0或多个子节点，形成树状关系 - 每个dts文件都有一个根节点，其它节点都是它的子孙
- 根节点一般来描述整个开发板硬件平台，其它节点用来表示具体设备、总线的属性信息
- 各个节点可以有多个属性，每个属性用
key-value键值对来表示
节点语法：
[label:] node-name[@unit-address] { [properties definitions]; [child nodes]; }; label: 可选项，节点别名，为了缩短节点访问路径，后续节点中可以使用 &label 来表示引用指定节点 node-name: 节点名 unit-address: 设备地址，一般填写该设备寄存器组或内存块的首地址 properties definitions：属性定义 child nodes:子节点- 1
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属性语法：
[label:] property-name = value; [label:] property-name; 属性可以无值 有值的属性，可以有三种取值： 1. arrays of cells(1个或多个32位数据, 64位数据使用2个32位数据表示，空格分隔),用尖括号表示(< >) 2. string(字符串), 用双引号表示(" ") 3. bytestring(1个或多个字节，空格分隔),用方括号表示([]) 4. 用,分隔的多值- 1
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四、特殊节点
4.1 根节点
根节点表示整块开发板的信息
#address-cells // 在子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述地址(address) #size-cells // 在子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述大小(size) compatible // 定义一系列的字符串, 用来指定内核中哪个machine_desc可以支持本设备，即描述其兼容哪些平台 model // 比如有2款板子配置基本一致, 它们的compatible是一样的，那么就通过model来分辨这2款板子- 1
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4.2 /memory
所有设备树文件的必需节点,它定义了系统物理内存的 layout
device_type = "memory"; reg //用来指定内存的地址、大小- 1
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4.3 /chosen
传递内核启动时使用的
参数parameterbootargs //字符串，内核启动参数, 跟u-boot中设置的bootargs作用一样- 1
4.4 /cpus 多核CPU支持
/cpus节点下有1个或多个cpu子节点, cpu子节点中用reg属性用来标明自己是哪一个cpu
所以
/cpus中有以下2个属性:#address-cells // 在它的子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述地址(address) #size-cells // 在它的子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述大小(size) 必须设置为0- 1
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五、常用属性
5.1 phandle
数字形式的节点标识，在后续节点中属性值性质表示某节点时，可以引用对应节点
如：
pic@10000000 { phandle = <1>; interrupt-controller; }; another-device-node { interrupt-parent = <1>; // 使用phandle值为1来引用上述节点 };- 1
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5.2 地址--------------- 重要
reg属性：表示内存区域region，语法：
reg = <address1 length1 [address2 length2] [address3 length3]>;- 1
#address-cells：reg属性中, 使用多少个u32整数来描述地址(address)，语法：
#address-cells = <数字>;- 1
#size-cells：reg属性中, 使用多少个u32整数来描述大小(size)，语法：
#size-cells = <数字>;- 1
5.3 compatible --------------- 重要
驱动和设备（设备节点）的匹配依据，compatible（兼容性）的值可以有不止一个字符串以满足不同的需求，语法：
compatible = "字符串1","字符串2",...;- 1
5.4 中断 --------------- 重要
a. 中断控制器节点用的属性：
interrupt-controller一个无值空属性用来声明这个node接收中断信号,表示该节点是一个中断控制器#interrupt-cells这是中断控制器节点的属性，用来标识这个控制器需要几个单位做中断描述符b. 中断源设备节点用的属性：
interrupt-parent：标识此设备节点属于哪一个中断控制器，如果没有设置这个属性，会自动依附父节点的，语法：interrupt-parent = <引用某中断控制器节点>- 1
interrupts 一个中断标识符列表，表示每一个中断输出信号，语法：
interrupts = <中断号 触发方式> 1 low-to-high 上升沿触发 2 high-to-low 下降沿触发 4 high level 高电平触发 8 low level 低电平触发- 1
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5.5 gpio --------------- 重要
gpio也是最常见的IO口，常用的属性有：
a. 对于GPIO控制器：
gpio-controller，无值空属性，用来说明该节点描述的是一个gpio控制器#gpio-cells，用来表示要用几个cell描述一个 GPIO引脚b. 对于GPIO使用者节点：
gpio使用节点的属性
xxx-gpio = <&引用GPIO控制器 GPIO标号 工作模式> 工作模式： 1 低电平有效 GPIO_ACTIVE_HIGH 0 高电平有效 GPIO_ACTIVE_LOW- 1
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5.6 属性设置套路
一般来说，每一种设备的节点属性设置都会有一些套路，比如可以设置哪些属性？属性值怎么设置？那怎么知道这些套路呢，有两种思路：
- 抄类似的dts，比如我们自己项目的平台是4412，那么就可以抄exynos4412-tiny4412.dts、exynos4412-smdk4412.dts这类相近的dts
- 查询内核中的文档，比如Documentation/devicetree/bindings/i2c/i2c-imx.txt就描述了imx平台的i2c属性设置方法；Documentation/devicetree/bindings/fb就描述了lcd、lvds这类属性设置方法
六、常用接口
struct device_node对应设备树中的一个节点
struct property对应节点中一个属性6.1 of_find_node_by_path
/** include/of.h of_find_node_by_path - 通过路径查找指定节点 @path - 结点在设备树中的路径，包含节点名也可以是节点的别名 成功：得到节点的首地址；失败：NULL */ struct device_node * of_find_node_by_path(const char *path);- 1
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6.2 of_find_property
/* include/of.h of_find_property - 提取指定属性的值 @np - 设备节点指针 @name - 属性名称 @lenp - 属性值的字节数 成功：属性值的首地址；失败：NULL */ struct property *of_find_property(const struct device_node *np, const char *name, int *lenp);- 1
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6.3 of_get_named_gpio
/** * include/of_gpio.h * of_get_named_gpio - 从设备树中提取gpio口 * @np - 设备节点指针 * @propname - 属性名 * @index - gpio口引脚标号 * 成功：得到GPIO口编号；失败：负数，绝对值是错误码 */ int of_get_named_gpio(struct device_node *np, const char *propname, int index);- 1
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6.4 irq_of_parse_and_map
/* 功能：获得设备树中的中断号并进行映射 参数：node：设备节点 index:序号 返回值：成功：中断号 失败：错误码 */ unsigned int irq_of_parse_and_map(struct device_node *node, int index)；- 1
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6.5 读属性值
of_property_read_string/* of_property_read_string - 提取字符串（属性值） @np - 设备节点指针 @propname - 属性名称 @out_string - 输出参数，指向字符串（属性值） 成功：0；失败：负数，绝对值是错误码 */ int of_property_read_string(struct device_node *np, const char *propname, const char **out_string);- 1
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读数值
int of_property_read_u8(const struct device_node *np,const char *propname,u8 *out_value) int of_property_read_u16(const struct device_node *np,const char *propname,u16 *out_value) int of_property_read_u32(const struct device_node *np,const char *propname,u32 *out_value)- 1
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判断属性是否存在
int of_property_read_bool(const struct device_node *np,const char *propname)- 1
读数组
int of_property_read_u32_array(const struct device_node *np,const char *propname,u32 *out_value,size_t sz)- 1
七、GPIO接口
7.1 向内核申请GPIO
int gpio_request(unsigned gpio,const char *label)功能：其实就是让内核检查一下该GPIO引脚是否被其它设备占用，如果没有占用则返回0并用label做一下标记，表示被本设备占用，否则返回负数
gpio:得到的设备号
label：设备结点属性名称void gpio_free(unsigned gpio)功能：去除本设备对该GPIO的占用标记，表示本设备向内核归还对该GPIO引脚的使用权，此后其它设备可占用该GPIO引脚
7.2 设置GPIO方向
int gpio_direction_input(unsigned gpio)int gpio_direction_output(unsigned gpio,int value)value:0-低电平，1-高电平
7.3 读写GPIO数据
int gpio_get_value(unsigned gpio)int gpio_set_value(unsigned gpio,int value)
八、led驱动设备树版
- 在设备树源文件的根节点下添加本设备的节点（该节点中包含本设备用到的资源信息）
..../linux3.14/arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dts
fs4412-leds { compatible = "fs4412,led2-5"; led2-gpio = <&gpx2 7 0>; led3-gpio = <&gpx1 0 0>; led4-gpio = <&gpf3 4 0>; led5-gpio = <&gpf3 5 0>; };- 1
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- 在linux内核源码的顶层目录下执行：make dtbs （生成对应的dtb文件）
- cp ???.dtb /tftpboot
- 编写驱动代码：
a. 通过本设备在设备树中的路径找到对应节点（struct device_node类型的地址值）
b. 调用of_get_named_gpio函数得到某个GPIO的编号
c. struct leddev结构体中记录所有用到的GPIO编号
d. 使用某个GPIO引脚前需先通过gpio_request函数向内核申请占用该引脚，不用该引脚时可通过gpio_free归还给内核
e. 通过gpio_direction_input和gpio_direction_output函数来设置某个GPIO的作用
f. 通过gpio_get_value函数可以获取某个GPIO引脚的当前电平
g. 通过gpio_set_value函数可以改变某个GPIO引脚的电平
例子程序：
dev_led2:/************************************************************************* > File Name: led2.c > Author: xiuchengzhen > CSDN: xiuchengzhen.blog.csdn.net > Created Time: Tue 10 May 2022 07:29:52 PM PDT ************************************************************************/ #include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/mm.h> #include <linux/io.h> #include <linux/gpio.h> #include <linux/of_gpio.h> #include <linux/slab.h> #include "dev_led2.h" int major = 11; //主设备号 int minor = 0; //次设备号 int dev_num = 1; //设备数量 struct pdev //设备结构体 { struct cdev leddev; //led结构体 int led2_num; //GPIO口编号 int led3_num; int led4_num; int led5_num; }; struct pdev *pleddev = NULL; int led_open(struct inode *pnode, struct file *pfile) //打开设备 { /* 申请GPIO引脚占用 */ gpio_request(pleddev->led2_num, "led2"); gpio_request(pleddev->led3_num, "led3"); gpio_request(pleddev->led4_num, "led4"); gpio_request(pleddev->led5_num, "led5"); return 0; } int led_release(struct inode *pnode, struct file *pfile) //关闭设备 { /* 申请归还GPIO引脚 */ gpio_free(pleddev->led2_num); gpio_free(pleddev->led3_num); gpio_free(pleddev->led4_num); gpio_free(pleddev->led5_num); return 0; } long leddev_ioctl(struct file *pfile, unsigned int cmd, unsigned long arg) { switch(cmd) { case LED2_ON: gpio_direction_output(pleddev->led2_num,1); break; case LED2_OFF: gpio_direction_output(pleddev->led2_num,0); break; case LED3_ON: gpio_direction_output(pleddev->led3_num,1); break; case LED3_OFF: gpio_direction_output(pleddev->led3_num,0); break; case LED4_ON: gpio_direction_output(pleddev->led4_num,1); break; case LED4_OFF: gpio_direction_output(pleddev->led4_num,0); break; case LED5_ON: gpio_direction_output(pleddev->led5_num,1); break; case LED5_OFF: gpio_direction_output(pleddev->led5_num,0); break; default: printk("cmd error!\n"); return -1; } return 0; } struct file_operations fops={ .owner = THIS_MODULE, .open = led_open, .release = led_release, .unlocked_ioctl = leddev_ioctl, }; int __init led2_init(void) { dev_t devno = MKDEV(major, minor); int ret = -1; if((ret = register_chrdev_region(devno, dev_num, "dev_led")) < 0) { ret = alloc_chrdev_region(&devno, minor, dev_num, "dev_led"); if(ret < 0) { printk("alloc_chrdev_region fail!\n"); return -1; } major = MAJOR(devno); } /* 设备分配内存空间 */ pleddev = (struct pdev *)kmalloc(sizeof(struct pdev), GFP_KERNEL); if(pleddev == NULL) { unregister_chrdev_region(devno, dev_num); printk("pmydev malloc fail!\n"); return -1; } /* 设备初始化 */ cdev_init(&pleddev->leddev, &fops); pleddev->leddev.owner = THIS_MODULE; /* 设备添加 */ cdev_add(&pleddev->leddev, devno, dev_num); /* 设备号获取 */ struct device_node *led_node = of_find_node_by_path("/fs4412-leds"); if(led_node == NULL) { printk("device_node get fail!\n"); return -1; } pleddev->led2_num = of_get_named_gpio(led_node, "led2-gpio", 0); pleddev->led3_num = of_get_named_gpio(led_node, "led3-gpio", 0); pleddev->led4_num = of_get_named_gpio(led_node, "led4-gpio", 0); pleddev->led5_num = of_get_named_gpio(led_node, "led5-gpio", 0); return 0; } void __exit led2_exit(void) { dev_t devno = MKDEV(major, minor); /* 注销设备 */ cdev_del(&pleddev->leddev); /* 注销设备号 */ unregister_chrdev_region(devno, dev_num); /* 释放空间 */ kfree(pleddev); } MODULE_LICENSE("GPL"); module_init(led2_init); module_exit(led2_exit);- 1
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dev_led2.h:/************************************************************************* > File Name: mytest.h > Author: xiuchengzhen > CSDN: xiuchengzhen.blog.csdn.net > Created Time: Mon 16 May 2022 05:39:30 AM PDT ************************************************************************/ #ifndef DEVLED_H #define DEVLED_H #include <asm/ioctl.h> #define IOCTL_TYPE 'k' #define LED2_ON _IOR(IOCTL_TYPE, 1,int *) #define LED2_OFF _IOR(IOCTL_TYPE, 2,int *) #define LED3_ON _IOR(IOCTL_TYPE, 3,int *) #define LED3_OFF _IOR(IOCTL_TYPE, 4,int *) #define LED4_ON _IOR(IOCTL_TYPE, 5,int *) #define LED4_OFF _IOR(IOCTL_TYPE, 6,int *) #define LED5_ON _IOR(IOCTL_TYPE, 7,int *) #define LED5_OFF _IOR(IOCTL_TYPE, 8,int *) #endif- 1
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dev_app.c:/************************************************************************* > File Name: led_app.c > Author: xiuchengzhen > CSDN: xiuchengzhen.blog.csdn.net > Created Time: Fri 20 May 2022 01:26:49 AM PDT ************************************************************************/ #include <stdio.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <sys/ioctl.h> #include <sys/types.h> #include <time.h> #include "dev_led.h" int main(int argc, const char *argv[]) { int ret; if(argc < 2) { printf("Run without file!\n"); return -1; } /* 打开设备文件 */ int fd = open("/dev/dev_led", O_RDWR); if(fd < 0) { perror("open"); return -1; } while(1) { ioctl(fd, LED2_ON, 0); sleep(1); ioctl(fd, LED2_OFF, 0); sleep(1); ioctl(fd, LED3_ON, 0); sleep(1); ioctl(fd, LED3_OFF, 0); sleep(1); ioctl(fd, LED4_ON, 0); sleep(1); ioctl(fd, LED4_OFF, 0); sleep(1); ioctl(fd, LED5_ON, 0); sleep(1); ioctl(fd, LED5_OFF, 0); sleep(1); } /* 关闭设备 */ close(fd); }- 1
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到这里就结束啦！
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- 原文地址：https://blog.csdn.net/qq_51447215/article/details/124899340