設(shè)備樹使用簡介
是不是所有的Linux內(nèi)核都是完美的?畢竟諸多黑客效力于此,當然不是,至少在內(nèi)核3.x版本之前不是,之前的代碼臃腫,代碼利用率較低,直到設(shè)備樹的引入,徹底改善這一情況;
本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/201911/406597.htm一、FDT的概念
系統(tǒng)啟動時,Bootloader開始加載,將內(nèi)核文件,如zImage讀取到內(nèi)存中,內(nèi)核按照我們的代碼,逐一去配置每個寄存器,每個外設(shè),似乎沒有什么問題。但是試想一下,100種ARM芯片,就要寫100個配置文件么?當然,如果你非要這么做,我也無話可說。如果能抽象出一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它可以直接抽象出內(nèi)核需要配置的所有硬件以及硬件屬性,BootLoader預讀取到內(nèi)存中,在內(nèi)核啟動以后,可以直接配置,對于用戶而言,配置MCU的外圍時我們直接面對的就只是這個DTS文件,極其方便快捷。FDT準確來講是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),使得硬件可以用形如XML的描述語言來描述。
二、設(shè)備樹結(jié)構(gòu)
圖一 設(shè)備樹結(jié)構(gòu)
設(shè)備樹一般包含以上內(nèi)容:
? 根節(jié)點“/”下的model ,這個一般為字符串類型,它描述了廠商以及板子名稱;
? 根節(jié)點“/”下的compitable,這個一般為字符串類型,用以匹配model選定的開發(fā)板對應(yīng)的代碼;包括后續(xù)外圍驅(qū)動的匹配均是有這個compitable來完成;
? 根節(jié)點“/”下的aliases,這個設(shè)備節(jié)點只能放在根節(jié)點目錄,主要用以存放外設(shè)的別名,簡單講,"/soc/aips-bus@02000000/spba-bus@02000000/serial@02020000"其實是一個串口,但是開發(fā)人員自己看起來并不直觀,我可以在aliases中寫作:serial ="/soc/aips-bus@02000000/spba-bus@02000000/serial@02020000";serial即可代替剛才的串口設(shè)備;
? 根節(jié)點“/”下的chosen:這個并非物理設(shè)備節(jié)點,而是內(nèi)核啟動參數(shù)的節(jié)點,類似于uboot階段的bootargs參數(shù);
當然,這個節(jié)點也可以是子節(jié)點,不一定要在根節(jié)點下;
實例:chosen {
stdout-path = &uart1;
};
? snvs@020b0000:除以上節(jié)點,剩下的我一般稱之為物理設(shè)備節(jié)點(可能不準確),以snvs外設(shè)舉例,直接舉例;
實例:snvs@020b0000{
conpitable = “fsl,imx6ul-snvs”;
reg = <0x020b0000 0x4000>;
interrupts = <0x0 0x4 0x4>;
};
(1)“@”后面緊跟就是該外設(shè)在MCU總線的地址,這個不難理解,可以理解為外設(shè)的基地址,外設(shè)模型 name@addresss;”
(2)“compitable”:如上陳述,非常關(guān)鍵的屬性,匹配外設(shè)驅(qū)動,屬性模型 compitable = “[manufacture,[model]]”;
(3)“reg”:該屬性為外設(shè)地址屬性,第一個參數(shù)為該節(jié)點總線地址,后者為地址長度;
(4)“interrupt”:顧名思義,該外設(shè)的中斷,para1表示該中斷是不是SPI中斷(shared peripheral interrupt),注意名詞區(qū)分,參數(shù)值為1表示為SPI中斷,反之不是SPI中斷;para2是該中斷號;para3表示觸發(fā)方式,參數(shù)值為1,表示上升沿觸發(fā),為4表示高電平觸發(fā);如果需要低電平以及下降沿觸發(fā),硬件需要加非門;
三、編譯設(shè)備樹與反編譯
設(shè)備樹編譯,我們都知道使用如下命令編譯:
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs 或者
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all
實際上,是dtc這個文件在負責把dts解釋成dtb文件,該文件在內(nèi)核源碼根目錄 ./scripts/dtc
編譯命令:
./scripts/dtc/dtc –I dts –O dtb /home/gyh/tmp/imx6y2c-256m.dtb ./arch/arm/boot/dts/imx6y2c-256m.dts
反編譯命令:
./scripts/dtc/dtc -I dtb -O dts -o /home/gyh/tmp/imx6y2c_asm.dts ./arch/arm/boot/dts/imx6y2c-256m.dtb
對于Linux命令的使用,可以使用help cmdname 或者man cmdname,對于dtc,非內(nèi)建命令,man dtc:
-I <input format>
Input formats are:
dts - device tree source text
dtb - device tree blob
fs - /proc/device-tree style directory
-O <output format>
Output formats are:
dts - device tree source text
dtb - device tree blob
asm - assembler source
系統(tǒng)提供的dts一般引用dtsi這個母設(shè)備樹,所以大量外設(shè)都是直接引用dtsi中的,因此很難理解這些字符串是怎樣的匹配驅(qū)動程序的,但是一旦將已經(jīng)生產(chǎn)的dtb文件反編譯,生產(chǎn)的dts文件將更直觀;但是易讀性也更差。這并不矛盾;我選擇,” /” ,”chosen” ,”aliases”三個節(jié)點來對比。
圖二 BSP提供的dts文件
圖三 反編譯的dts文件
對同一個chosen節(jié)點:BSP中dts描述為stdout-path = &uart1;這樣很難想象它是怎樣把該外設(shè)定義為標準輸出的,但是如果看反編譯文件可以較好的理解,標準輸出被重定向到某個可以作為輸出的外設(shè)地址;
四、設(shè)備樹節(jié)點添加與驗證
(1)直接在dts文件中查找,是否已經(jīng)存在你需要的外設(shè)節(jié)點;如果有,且該外設(shè)支持多從機或者多節(jié)點,直接在該節(jié)點下面,添加子節(jié)點,以GPIO_LED為例。
圖四 GPIO_LEDS節(jié)點
(2)假設(shè),你需要添加一個黃色的LED,那么仿照已經(jīng)存在的節(jié)點,復制一個節(jié)點在母節(jié)點下,命名為green-led,同時用GPIO3_4為該LED驅(qū)動引腳;你希望在arm板上叫他,My_Cute(這個名字不好),那么最后修改如下:
圖五 增加yellow-led節(jié)點
(3)節(jié)點添加完成,引用了GPIO3_4,所以你需要確認該MCU引腳已經(jīng)配置為GPIO功能,這里直接貼出配置代碼:MX6UL_PAD_LCD_RESET__GPIO3_IO04 0x40017059
圖六 引腳配置為GPIO
該宏定義MX6UL_PAD_LCD_RESET__GPIO3_IO04在./arch/arm/boot/dts/imx6ull-pinfunc.h中;針對同一個引腳的全部復用,均定義了宏,可以直接調(diào)用;該dts并未直接包含imx6ull-pinfunc.h,在其他dtsi中已經(jīng)包含該頭文件;
(4)如果之前已經(jīng)完全編譯過內(nèi)核,可以直接編譯dtb,注意不要make menuconfig或者defconfig,否則會覆蓋zImage的配置文件.config;
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs
(5)編譯完成后,開發(fā)板直接進入uboot模式,tftp網(wǎng)絡(luò)燒寫dtb,reset重啟生效;
run updtb
(備注:updtb為組合命令updtb=if tftp ${fdt_file}; then nand erase.part dtb; nand write ${loadaddr} dtb ${filesize}; fi;)
(6)如果dtb按照我們理解修改是正確的,那么我們將在開發(fā)板的/sys/class/leds下面看到我們的My_Cute這個LED節(jié)點;結(jié)果如下:
圖七 開發(fā)板設(shè)備截圖
其實,可以看到/sys/class/leds下面的設(shè)備節(jié)點都是指向/devices/platfome/leds目錄的連接文件,也就是這里僅僅是這個設(shè)備的“快捷方式”,我們也可以進行文件IO操作;
(7)文件IO操作:打開My_Cute節(jié)點,可以看到以下接口可以操作,但是我們在添加GPIO_LEDS并沒有添加這些屬性。Brightness, trigger—led亮度以及觸發(fā)方式比較常用,那么問題來了,為什么會有這些接口。因為它們繼承了母節(jié)點的屬性,所以我們需要找到母節(jié)點設(shè)備的定義。
圖八 yellow-led的操作接口
(8)講道理,所有的內(nèi)核驅(qū)動你都可以嘗試在 ./driver/下面去找,針對led類,我們直接進入leds文件夾,發(fā)現(xiàn)leds的驅(qū)動leds-gpio.c在,在這里就可以理解led的接口為什么是這樣;當然優(yōu)秀的驅(qū)動應(yīng)該還有一份清晰的文檔,你同樣可也嘗試去源碼根目錄的. /Documentation 中查找leds-gpio的使用文檔;這里也會解釋,我為什么會去開發(fā)板的/sys/class/leds下面去查看我增加的My_Cute節(jié)點;
圖九 驅(qū)動使用文檔
(9)增加一個驅(qū)動或者一個設(shè)備節(jié)點到設(shè)備樹中,你可以先查看內(nèi)核源碼的/ Documentation目錄,其中包含了幾乎所有驅(qū)動的使用說明以及設(shè)備樹屬性的解釋,同時也包括大量優(yōu)秀的內(nèi)核調(diào)試技巧;再去寫節(jié)點,也可以先模仿,針對不懂的地方再來看文檔,印象更為深刻。
五、結(jié)語
設(shè)備樹相比于傳統(tǒng)的配置文件,無疑是降低了Linux外設(shè)開發(fā)與使用的門檻,但是也隱藏了大量的細節(jié),難以了解其底層的驅(qū)動原理;對于LINUX內(nèi)核的了解,我所認識的還不及冰山一角,單希望對你有一點幫助。
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