韦东山老师Linux设备树学习笔记(一)

最近一段时间可以说是又重操旧业了，回到过去的底层驱动开发，当然过段时间还是会回到Linux应用开发的。所以现状基本上天天都在Linux内核以及Linux驱动打交道；当前很多驱动都是现成的，设备树的适配工作成为驱动工程师的必备技能之一，所以我们有必要来详细学习一下，以下是我学习韦东山老师的设备树教程自己做的一些笔记：

1、为什么叫设备树？

1.1、如何描述这棵设备树？

我们需要编写设备树文件 (dts: device tree source) ，它需要编译为 dtb(device tree blob) 文件，内核使用的是 dtb 文件。

1.2、设备树格式

1.2.1、 dts 文件的格式

/dts-v1/; // 表示版本
[memory reservations] // 格式为: /memreserve/ <address> <length>;
/ {
    [property definitions]
    [child nodes]
};

1.2.2、 node 的格式

[label:] node-name[@unit-address] {
 [properties definitions]
 [child nodes]
};

label 是标号，可以省略。label 的作用是为了方便地引用 node，比如：

/dts-v1/;
/ {
    uart0: uart@fe001000 {
       compatible="ns16550";
       reg=<0xfe001000 0x100>;
    };
};

可以使用下面 2 种方法来修改 uart@fe001000 这个 node：

// 在根节点之外使用 label 引用 node：
&uart0 {
  status = “disabled”;
};
或在根节点之外使用全路径：
&{/uart@fe001000} {
  status = “disabled”;
};

1.2.3、 properties 的格式

简单地说，properties 就是“name=value”，value 有多种取值方式。

Property 格式 1：

[label:] property-name = value;

Property 格式 2( 没有值 )：

[label:] property-name;

Property 取值只有 3 种：

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),
string(字符串),
bytestring(1 个或多个字节)

示例：

a. Arrays of cells : cell 就是一个 32 位的数据，用尖括号包围起来

interrupts = <17 0xc>;

b. 64bit 数据使用 2 个 cell 来表示，用尖括号包围起来:

clock-frequency = <0x00000001 0x00000000>;

c. A null-terminated string (有结束符的字符串)，用双引号包围起来:

compatible = "simple-bus";

d. A bytestring (字节序列) ，用中括号包围起来:

local-mac-address = [00 00 12 34 56 78]; // 每个 byte 使用 2 个 16 进制数来表示
local-mac-address = [000012345678]; // 每个 byte 使用 2 个 16 进制数来表示

e. 可以是各种值的组合, 用逗号隔开:

compatible = "ns16550", "ns8250";
example = <0xf00f0000 19>, "a strange property format";

1.3、 dts 文件包含 dtsi 文件

设备树文件不需要我们从零写出来，内核支持了某款芯片比如 imx6ull ，在内核的 arch/arm/boot/dts 目录下就有了能用的设备树模板，一般命名为 xxxx.dtsi 。“i”表示“include”，被别的文件引用的。

我们使用某款芯片制作出了自己的单板，所用资源跟 xxxx.dtsi 是大部分相同，小部分不同，所以需要引脚 xxxx.dtsi 并修改。

dtsi 文件跟 dts 文件的语法是完全一样的。

dts 中可以包含.h 头文件，也可以包含 dtsi 文件，在.h 头文件中可以定义一些宏。

例如：

/dts-v1/;
#include <dt-bindings/input/input.h>
#include "imx6ull.dtsi"
/ {
    ……
};

1.4、常用的属性

1.4.1、#address-cells、#size-cells

cell 指一个 32 位的数值，

address-cells：address 要用多少个 32 位数来表示；

size-cells：size 要用多少个 32 位数来表示。

比如一段内存，怎么描述它的起始地址和大小？

下例中，address-cells 为 1，所以 reg 中用 1 个数来表示地址，即用 0x80000000 来表示地址；size-cells 为 1，所以 reg 中用 1 个数来表示大小，即用 0x20000000 表示大小：

/ {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
  memory {
    reg = <0x80000000 0x20000000>;
  };
};

1.4.2、compatible

“compatible”表示“兼容”，对于某个 LED，内核中可能有 A、B、C 三个驱动都支持它，那可以这样写:

led {
  compatible = "A", "B", "C";
};

内核启动时，就会为这个 LED 按这样的优先顺序为它找到驱动程序：A、B、C。

根节点下也有 compatible 属性，用来选择哪一个 “machine desc” ：一个内核可以支持 machine A，也支持 machine B ，内核启动后会根据根节点的 compatible 属性找到对应的 machine desc 结构体，执行其中的初始化函数。

compatible 的值，建议取这样的形式："manufacturer,model" ，即“厂家名,模块名”。

注意：machine desc 的意思就是“机器描述”，学到内核启动流程时才涉及。

1.4.3、model

model 属性与 compatible 属性有些类似，但是有差别。

compatible 属性是一个字符串列表，表示可以你的硬件兼容 A、B、C 等驱动；

model 用来准确地定义这个硬件是什么。

比如根节点中可以这样写：

/ {
    compatible = "samsung,smdk2440", "samsung,mini2440";
    model = "jz2440_v3";
};

它表示这个单板，可以兼容内核中的 “smdk2440” ，也兼容 “mini2440” 。

从 compatible 属性中可以知道它兼容哪些板，但是它到底是什么板？用 model 属性来明确。

1.4.4、status

dtsi 文件中定义了很多设备，但是在你的板子上某些设备是没有的。这时你可以给这个设备节点添加一个 status 属性，设置为 “disabled” ：

&uart1 {
  status = "disabled";
};

1.4.5、reg

reg 的本意是 register，用来表示寄存器地址。

但是在设备树里，它可以用来描述一段空间。反正对于 ARM 系统，寄存器和内存是统一编址的，即 访问寄存器时用某块地址，访问内存时用某块地址，在访问方法上没有区别。

reg 属性的值，是一系列的“address size”，用多少个 32 位的数来表示 address 和 size，由其父节点的#address-cells、#size-cells 决定。

例如：

/dts-v1/;
/ {
  #address-cells = <1>;
  #size-cells = <1>;
   memory {
     reg = <0x80000000 0x20000000>;
  };
};

1.5、常用的根节点(node)

1.5.1、根节点

dts 文件中必须有一个根节点：

/dts-v1/;
/ {
   model = "SMDK24440";
   compatible = "samsung,smdk2440";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;
};

根节点中必须有这些属性：

#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)
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
            // 即这个板子兼容哪些平台
            // uImage : smdk2410 smdk2440 mini2440 ==> machine_desc
model       // 咱这个板子是什么
            // 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

1.5.2、CPU节点

一般不需要我们设置，在 dtsi 文件中都定义好了：

cpus {
  #address-cells = <1>;
  #size-cells = <0>;
 cpu0: cpu@0 {
 .......
 }
};

1.5.3、memory节点

芯片厂家不可能事先确定你的板子使用多大的内存，所以 memory 节点需要板厂设置，比如：

memory {
  reg = <0x80000000 0x20000000>;
};

1.5.4、chosen节点

我们可以通过设备树文件给内核传入一些参数，这要在 chosen 节点中设置 bootargs 属性：

chosen {
  bootargs = "noinitrd root=/dev/mtdblock4 rw init=/linuxrc
  console=ttySAC0,115200";
};