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linux dts有什么用

青灯夜游
青灯夜游原创
2023-03-14 10:34:081480浏览

在linux中，dts是设备树源文件，用于描述设备信息的；设备树技术将设备的硬件资源信息就写在dts文件中。设备树源文件dts被编译成dtb二进制，在bootloader运行时传递给操作系统，操作系统对其进行解析展开，从而产生一个硬件设备的拓扑图，有了这个拓扑图，在编成过程可以直接通过系统提供的接口获取到设备树的节点和属性信息。

linux dts有什么用

本教程操作环境：linux7.3系统、Dell G3电脑。

1、什么是设备树？

设备树(dt:device tree)是linux内核采用的参数表示和传递技术，在系统引导启动阶段进行设备初始化的时候，将设备树中描述的硬件信息传递给操作系统；

  • dts(device tree source)：设备树源文件，描述设备信息的；

    设备树源文件dts被编译成dtb二进制，在bootloader运行时传递给操作系统，操作系统对其进行解析展开，从而产生一个硬件设备的拓扑图，有了这个拓扑图，在编成过程可以直接通过系统提供的接口获取到设备树的节点和属性信息

  • dtc(device tree compiler)：设备树编译/反编译/调试工具；

  • dtb(device tree binary)：二进制设备树镜像；

  • dtsi(device tree source include):功能类似设备树文件的头文件，可以被dts文件通过include引用，dtsi文件一般是描述共性部分；

2、设备树解决什么问题

  • 在设备驱动源码中，分为驱动代码和设备代码，驱动代码是操作硬件的方法，设备代码是硬件资源、数据，当驱动代码和设备代码匹配时就会调用驱动的probe函数，probe函数会利用设备代码的资源去初始化设备；

  • 设备树之前，设备代码都是直接写在内核源码中的，以platform_device结构体的形式存在，驱动代码和设备代码也是在platform总线上匹配，当需要修改设备资源时，就需要修改内核源码；

  • 设备树技术将设备的硬件资源信息就写在dts文件中，需要修改就修改dts文件，不必在修改内核源码；

  • 不采用设备树技术：内核源码中会充斥大量设备硬件描述信息，导致内核源码不停增多，但是增多的硬件描述信息代码和内核功能并不相关；

  • 采用设备树技术之后：设备的硬件描述信息都在dts文件中，修改方便，但是内核要增加解析dts文件格式的代码；

3、设备树怎么工作

1.png

  • 驱动开发者根据硬件编写/修改dts文件，使得将来驱动代码能匹配到合适的设备硬件信息；

  • 编译内核时，kernel会先编译出dtc，然后再用dtc将dts文件编译成dtb；

  • uboot启动kernel时，将内核镜像和dtb都重定位到内存，并告诉内核dtb的所在内存地址；

  • 内核启动初期调用内部函数解析dtb，得到硬件信息后再组装成硬件函数，最后去和驱动代码进行匹配；

4、设备树源码dts文件格式讲解

4.1、dts文件在内核源码中的存放位置

arm架构：arch/arm/boot/dts目录中

4.2、dts文件格式简介

  • 注释用/* */，注意#开头的不是注释

  • 分号是段落块之间的分隔符，{}和[]和a8093152e673feb7aba1828c43532094是段落块的封装符号，和C语言语言类

  • /dts-v1/节点，表示dts的版本号，目前都是v1

  • /{}是根节点root node，理论上只应该有一个根节点，有说法dtc会合并所有root node为同一个

  • dts是树状的多节点组织，基本单元是node，除root外其他node都有parent，还可以有child

4.3、节点格式

4.3.1、格式定义

[label:] 5229e8d2d27b318b34969f09afea3c3e [@24f69e8c4020543c7f361cb1597b0b10]{
　　[property]
　　[child nodes]
　　[child nodes]
　　......
};

4.3.2、格式解读

  • []：表示该项可以省略，a8093152e673feb7aba1828c43532094:表示不可省略;

    [label:]：label是标签名，为了方便访问节点，后面可以直接通过&label来访问该节点。

  • node-name：节点名称。根节点的名称必须是/

  • [@unit-address]：unit-address是设备地址，如cpu node就是0、1这种，reg node就是0x12010000这种；

4.3.3、示例代码

cpus {
	/* 下面三项是cpus节点的属性 */
	#address-cells = <1>;
	#size-cells = <0>;
	enable-method = "hisilicon,hi3516dv300";

	/* 下面是子节点 */
	cpu@0 {
		device_type = "cpu";
		compatible = "arm,cortex-a7";
		clock-frequency = <HI3516DV300_FIXED_1000M>;
		reg = <0>;
	};
};

  • cpus是cpu的父节点，从形式来能直观的看出来，cpu节点是被cpus节点的大括号括起来的；

  • cpus节点省略了标签名和设备地址，只有节点名称；

5、节点属性分析

5.1、GPIO属性格式

/{
	gpx1:gpx1{
		controller;
		#gpio-cells=<2>;
	};
	
	key@11400c24{
		compatible="fs4412,key";
		reg=<0x11400c24 0x4>;
		intn-key=<&gpx1 2 2>;
	}
}

  • gpio-controller：说明该节点描述的是一个gpio控制器;

  • #gpio-cells：描述gpio使用节点的属性一个cell的内容;

5.2、compatible属性格式

uart0: uart@120a0000 {
	compatible = "arm,pl011", "arm,primecell";
	reg = <0x120a0000 0x1000>;
	interrupts = <0 6 4>;
	clocks = <&clock HI3516DV300_UART0_CLK>;
	clock-names = "apb_pclk";
	status = "disabled";
};

/* 在驱动中对应的结构体*/

//struct device_driver->of_match_table->compatible

struct of_device_id {
	char	name[32];
	char	type[32];
	char	compatible[128];
	const void *data;
};

(1)compatible属性是用于设备节点和设备驱动匹配用的，在内核描述驱动的structdevice_driver结构体中，compatible变量中就会保存用于匹配的字符串，当设备节点和驱动的

compatible相同时就匹配成功；

(2)compatible后面可以有多个字符串，优先匹配靠前的字符串，靠前的字符串匹配不上才会匹配后面的字符串；

5.3、model属性格式

/ {
	model = "Tyr DEMO Board";
	compatible = "hisilicon,hi3516dv300";

	memory {
		device_type = "memory";
		reg = 88abce9e64c59de1373a10d3a40c1d68;
	};};

(1)model是描述模块信息的，一般只有根节点才有，标明设备树文件对应的开发板的名称；

(2)在内核的启动打印中可以看到model的值：“OF: fdt:Machine model: Tyr DEMO Board”;

5.4、status属性格式

&uart0 {
	status = "okay";
};
状态值 含义
okey 表示设备是可操作的
disabled 表示当前不可操作，但是后续是可以更改为可操作性的
fail、failed 表示有严重错误，几乎不可能再可操作了

(1)status描述设备信息状态，在设备树文件中可以根据需求设置模块的状态，功能就是开启/关闭某个模块；

(2)在dtsi文件中，默认都是关闭模块的，在开发板对应的dts文件中自己去打开需要的模块；

5.5、reg属性格式

clock: clock@12010000 {
	compatible = "hisilicon,hi3516dv300-clock";
	#address-cells = <1>;	/* 表示reg里面的数据address占用一个字长*/
	#size-cells = <1>;		/* 表示reg里面的数据size占用一个字长，注意字长不是字节*/
	#clock-cells = <1>;
	#reset-cells = <2>;
	reg = <0x12010000 0x1000>;	/*起始地址是0x12010000，长度是0x1000*/
};

  • reg属性：配置某个硬件模块对应的地址范围信息；

  • #address-cells属性：表示reg里面的数据address占用的字长，注意字长不是字节；

  • #size-cells：表示reg里面的数据size占用的字长，注意字长不是字节；

  • reg = e2ca9491038288ec771c27a816471588：address一般用来表示起始地址，length一般表示持续长度；

5.6、中断属性格式

gic: interrupt-controller@10300000 {
	compatible = "arm,cortex-a7-gic";
	#interrupt-cells = <3>;	/*表示interrupts用三个cell来描述中断*/
	#address-cells = <0>;
	interrupt-controller;	/*标明gic节点是中断控制器*/
	/* gic dist base, gic cpu base , no virtual support */
	reg = <0x10301000 0x1000>, <0x10302000 0x100>;
 };
	
ipcm: ipcm@045E0000 {
	compatible = "hisilicon,ipcm-interrupt";
	interrupt-parent = <&gic>;	/*父节点是gic节点*/
	interrupts = <0 10 4>;	/*<中断域 中断 触发方式>*/
	reg = <0x10300000 0x4000>;	
	status = "okay";
};

(1)interrupt-controller：无值属性，表示这是个中断控制器node
(2)#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cell做中断描述符
(3)interrupt-parent：标识此设备节点属于哪一个中断控制器，如果没有这个属性，会自动依附父节点
(4)interrupts ：一个中断标识符列表，表示每一个中断输出信号

6、特殊节点

6.1、chosen子节点

6.1.1、chosen子节点功能介绍

chosen {
	stdout-path = "serial0:115200n8";
};

(1)chosen子节点不对应真实的设备，是用来描述内核启动参数的，对应于uboot启动内核时传递的bootargs参数；
(2)上面是摘抄的内核dts文件中的chosen子节点，里面只设置了stdout-path属性，也就是把输出设置成串口0，波特率是115200；
(3)dts文件中设置的属性会被覆盖点，具体就是uboot在启动内核时，会将bootargs启动参数转换成chosen子节点的属性，替换掉dts文件中设置的属性；

6.1.2、chosen子节点在内核中的体现

~ # ls /proc/device-tree/chosen/
bootargs  name
~ # 
~ # cat /proc/device-tree/chosen/bootargs 
mem=1408M console=ttyS0,115200 root=/dev/mmcblk0p7 rootfstype=squashfs rootwait
~ # 
~ # cat /proc/device-tree/chosen/name 
chosen
~ #

6.2、aliases子节点

	aliases {
		serial0 = &uart0;
		gpio0 = &gpio_chip0;
		gpio1 = &gpio_chip1;
		gpio2 = &gpio_chip2;
		······	
	};

aliases就是别名的意思，aliases节点主要功能就是给节点定义别名，为了方便访问节点。不过我们在节点命名的时候可以加上label标签，直接通过&label引用标签来访问也很方便，aliases节点内部其实也是通过引用标签名来定义别名；

7、节点相关操作

7.1、节点引用和内容替换

gpio_chip1: gpio_chip@120d1000 {
	compatible = "arm,pl061", "arm,primecell";
	reg = <0x120d1000 0x1000>;
	interrupts = <0 17 4>;
	clocks = <&clock  HI3516DV300_SYSAPB_CLK>;
	clock-names = "apb_pclk";
	#gpio-cells = <2>;
	status = "disabled";
};

/*引用gpio_chip1节点*/
&gpio_chip1 {
	status = "okay";	/*替换status属性内容*/
};

对于已经定义好的节点，我们通过引用节点的方式，重新定义某些属性，效果上看就是替换掉某些属性的值；

7.2、合并节点内容

/{
	node{
		key1=value1；
	}
}

/{
	node{
		key2=value2；
	}
}

//合并的结果
/{
	node{
		key1=value1；
		key2=value2；
	}
}

有时候我们需要增加硬件描述的信息，这时候就可以在后面创新定义该节点，最后解析的时候会把同名节点不同的部分进行合并；

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