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????設備樹（DTS:device tree source），字面意思就是一塊電路板上設備如上圖中CPU、DDR、I2C、GPIO、SPI等，按照樹形結構描繪成的一棵樹。按照策略和功能分離的思路，就是驅動代碼（功能）和設備樹DTS配置文件（策略）分開來進行設計，這樣針對不同的電路板，Linux驅動代碼就不用動了，只需要改改DTS就可以，DTS中的配置會決定哪些驅動去運行。 ????Linux相關知識在嵌入式領域中很重要，要學習可以找一個能運行Linux代碼的環境，最好有一個開發板，也可以用qemu在ubuntu上運行，可以參考之前的文章：Linux驅動-IMX6ULL開發板qemu環境搭建或者自己搭建一個參考： https://zhuanlan.zhihu.com/p/521196386 ?
?設備樹起源
在Linux 2.6中，ARM架構的板極硬件細節過多地被硬編碼在arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx中，如果外設發生相應的變化，那么驅動代碼就需要改動。 ????2011年，Linux之父Linus Torvalds發現這個問題后，就通過郵件向ARM-Linux開發社區發了一封郵件，不禁的發出了一句“This wholeARM thing is a f*cking pain in the ass”。之后，ARM社區就引入了PowerPC等架構已經采用的設備樹(Flattened Device Tree)機制，將板級信息內容都從Linux內核中分離開來，用一個專屬的文件格式來描述，即現在的.dts文件。 ????
從 3.x 版本之后開始支持使用設備樹，這樣做的意義重大，可以實現驅動代碼與設備的硬件信息相互的隔離，減少了代碼中的耦合性。通過設備樹對硬件信息的抽象，驅動代碼只要負責處理邏輯，而關于設備的具體信息存放到設備樹文件中，這樣，如果只是硬件接口信息的變化而沒有驅動邏輯的變化，開發者只需要修改設備樹文件信息，不需要改寫驅動代碼。 ????
設備樹由一系列被命名的節點（Node）和屬性（Property）組成，而節點本身可包含子節點。在設備樹中，可描述的信息包括：
CPU的數量和類別。
內存基地址和大小。
總線和橋。
外設連接。
中斷控制器和中斷使用情況。
GPIO控制器和GPIO使用情況。
時鐘控制器和時鐘使用情況。
基本上就是畫一棵電路板上CPU、總線、設備組成的樹，Bootloader會將這棵樹傳遞給內核，然后內核可以識別這棵樹，并根據它展開出Linux內核中的platform_device、i2c_client、spi_device等設備，而這些設備用到的內存、IRQ等資源，也被傳遞給了內核，內核會將這些資源綁定給展開的相應的設備。 ?
2.?基本概念介紹 
2.1 dts
dts(device tree source設備樹源文件)文件是一種ASCII文本格式的設備樹描述文件，此文件適合人類閱讀，主要是給用戶看的。
硬件的相應信息都會寫在.dts為后綴的文件中，每一款硬件可以單獨寫一份xxxx.dts，一般在Linux源碼中存在大量的dts文件，對于 arm 架構可以在arch/arm/boot/dts找到相應的dts，另外mips則在arch/mips/boot/dts，powerpc在arch/powerpc/boot/dts。
對于imx6ull開發板 arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull_qemu.dts
dts中一般會包一個公共部分的dtsi文件，如下：
#include"imx6ull.dtsi" ?
2.2 dtsi
值得一提的是，對于一些相同的dts配置可以抽象到dtsi文件中，然后類似于 C 語言的方式可以include到dts文件中，對于imx6ull開發板arch/arm/boot/dts/imx6ull.dtsi
對于同一個節點的設置情況，dts中的配置會覆蓋dtsi中的配置。具體如下圖所示；
2.3 dtc
dtc是編譯dts的工具，可以在Ubuntu系統上通過指令apt-get install device-tree-compiler安裝dtc工具，不過在內核源碼scripts/dtc路徑下已經包含了dtc工具；
2.4 dtb
dtb(DeviceTree Blob)，dts經過dtc編譯之后會得到dtb文件，dtb通過Bootloader引導程序加載到內核。所以Bootloader需要支持設備樹才行；Kernel 也需要加入設備樹的支持；
dtb文件布局如下：
從上圖可以看出，DTB文件主要包含四部分內容：
struct ftdheader：用來表明各個分部的偏移地址，整個文件的大小，版本號等；
memory reservation block：在設備樹中使用/memreserve/ 定義的保留內存信息；
structure block：保存節點的信息，節點的結構；
strings block：保存屬性的名字，單獨作為字符串保存；
dtb文件代碼級別的解析可以參考： https://cloud.tencent.com/developer/article/1887823
(1) dtb 文件的結構圖如下：
(2) 設備節點的結構圖如下：
2.5 DTB加載及解析過程
U-Boot處理如下：
3. DTS基本框架
下圖是一個設備樹文件的基本架構；大概看了一下有點類似于XML文件，簡單概括一下有這幾個部分；
一個例子：
1 個雙核ARM Cortex-A932 位處理器；ARM 本地總線上的內存映射區域分布有
兩個串口（分別位于0x101F1000和0x101F2000）
GPIO控制器（位于0x101F3000）
SPI控制器（位于0x10170000）
中斷控制器（位于0x10140000）
外部總線橋上連接的設備如下：
SMC SMC91111以太網（位于0x10100000）
I2C控制器（位于0x10160000）
64MB NOR Flash（位于0x30000000） 外部總線橋上連接的 I2C 控制器所對應的 I2C 總線上又連接了MaximDS1338實時鐘（I2C 地址為0x58）具體如下圖所示； 
一個移植網卡的例子：
比如dm9000網卡，就需要首先將示例信息掛接到我們的板級設備樹上，并根據芯片手冊和電路原理圖將相應的屬性進行配置，再配置相應的驅動。需要注意的是，dm9000的地址線一般是接在片選線上的，所以設備樹中就應該歸屬與相應片選線節點，我這里用的exynos4412，接在了bank1，所以是"<0x500000000x2 0x50000004 0x2>"
最終的配置結果是：
然后make menuconfig勾選相應的選項將dm9000的驅動編譯進內核。
?
?
[*] Networking support ---> Networking options ---> <*> Packet socket <*>Unix domain sockets [*] TCP/IP networking [*] IP: kernel level autoconfigurationDevice Drivers ---> [*] Network device support ---> [*] Ethernet driver support (NEW) ---> <*> DM9000 supportFile systems ---> [*] Network File Systems (NEW) ---> <*> NFS client support [*] NFS client support for NFS version 3 [*] NFS client support for the NFSv3 ACL protocol extension [*] Root file system on NFS執行make uImage;make dtbs,tftp下載，成功加載nfs根文件系統并進入系統，表示網卡移植成功
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?
詳細語法參考：https://www.cnblogs.com/xiaojiang1025/p/6131381.html ? 4. 修改DTS試驗 4.1 dts修改 ????修改設備樹文件 arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull_qemu.dts，添加一個我們自己的模塊dts_tree1：
修改完成后執行make dtbs 重新編譯設備樹文件，編譯完成后arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull_qemu.dtb，將其下載到芯片中。
或者用qemu運行的時候，修改參考指向這個新的dtb文件。
查看設備樹節點進入內核，執行
| ls ?/proc/device-tree/ |
我們會發現剛剛創建的設備樹節已經存在了
跟我們在dts里面修改的一樣，這里變成了一個個的文件形式。文件的名字是屬性的名字，內容是值。
具體看看節點的內容，執行
? 4.2 內核中添加驅動模塊
參考：Linux驅動實踐:帶你一步一步編譯內核驅動程序 - IOT物聯網小鎮 - 博客園
在/drivers文件夾下創建dts_test文件夾，然后創建Kconfig文件
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Bash ?config ?DTS_TEST ???????? tristate "dts test" ???????? default y ???????? help ???????????? This is the dts test |
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創建Makefile文件
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JavaScript ?obj-$(CONFIG_DTS_TEST) += dts_test.o |
?
在drivers文件夾下的Kconfig和Makefile文件中分別添加
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C ?source ?"drivers/dts_test/Kconfig" ?obj-$(CONFIG_DTS_TEST)??????????????? += dts_test/ |
?
創建dts_test.c文件
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C++ ?#include ? ?#include ?#include ?#include ?#include ? ?#include ?#include ?#include ?#include ?#include ?#include ?#include ?#include ?#include ?#include ?#include ?#include ?#include ?#include ? ?#define DRIVER_NAME "imx6ul,dts-tree" ? ? ?static int devtree_probe(struct platform_device * pdev) ?{ ???? struct fwnode_handle *child; ???? const char *p1,*p2[3]; ???? u32 p3[2],value; ???? u8 testmac[6]; ???? int i=0; ? ???? printk(KERN_INFO ?" **********devtree_probe****************** "); ? ???? ?device_property_read_string(&pdev->dev,"test-string",&p1); ???? printk("devtree_probe ?node? test-string is: %s ",p1); ? ???? ?device_property_read_string_array(&pdev->dev, ?"test-strings", p2, 3); ???? printk("devtree_probe node ?test-strings is: %s%s%s ",p2[0],p2[1],p2[2]); ? ???? ?device_property_read_u32(&pdev->dev,"test-u32",&value); ???? printk("devtree_probe node ?test-u32 is: <%d> ",value); ? ???? ?device_property_read_u32_array(&pdev->dev, ?"test-u32s", p3, 2); ???? printk("devtree_probe node ?test-u32s is: <%d>,<%d> ",p3[0],p3[1]); ? ???? ?device_property_read_string(&pdev->dev,"compatible",&p1); ???? printk("devtree_probe node ?compatible is: %s ",p1); ? ???? ?device_property_read_string(&pdev->dev,"status",&p1); ???? printk("devtree_probe ?node? status is: %s ",p1); ? ???? printk(" * devtree_probe ?child node "); ? ???? ?device_for_each_child_node(&pdev->dev, child){ ? ???????? printk("*************childnode%d************* ",i++);????? ???????? ?fwnode_property_read_string(child,"test-string",&p1); ???????? printk("childnode ?test-string is: %s ",p1); ? ???????? ?fwnode_property_read_string_array(child,"test-strings",p2,3); ???????? printk("childnode? test-strings is: ?%s%s%s ",p2[0],p2[1],p2[2]); ? ???????? ?fwnode_property_read_u32_array(child,"test-u32",&value,1); ???????? printk("childnode test-u32 ?is: <%d> ",value); ? ???????? ?fwnode_property_read_u32_array(child,"test-u32s",p3,2); ???????? printk("childnode? test-u32s is: ?<%d>,<%d> ",p3[0],p3[1]); ? ???????? ?fwnode_property_read_u8_array(child,"test-u8s",testmac,6); ???????? printk("childnode ?test-u32s is: ?[%x,%x,%x,%x,%x,%x] ",testmac[0],testmac[1],testmac[2],testmac[3],testmac[4],testmac[5]);? ? ???? } ? ???? return 0; ?} ?static int devtree_remove(struct platform_device * pdev) ?{ ???? printk(KERN_INFO ?"devtree_remove "); ? ???? return 0; ?} ? ?static const struct of_device_id of_devtree_dt_match[] = { ???? {.compatible = DRIVER_NAME}, ???? {}, ?}; ? ?MODULE_DEVICE_TABLE(of,of_devtree_dt_match); ? ?static struct platform_driver devtree_test_driver = { ???? .probe? = devtree_probe, ???? .remove = devtree_remove, ???? .driver = { ???????? .name = DRIVER_NAME, ???????? .owner = THIS_MODULE, ???????? .of_match_table = of_devtree_dt_match, ???????? }, ?}; ? ? ?static int devtree_test_init(void) ?{ ???? int num=0,i=0,value; ???? const char *p1; ???? struct device_node ?*node1,*childnode1; ???? u32 p2[2]; ???? u8 testmac[6]; ???? ???? pr_warn(KERN_INFO ?"^^^^^^^^^^^^^^^^^^^devtree_test_init^^^^^^^^^^^ "); ???? printk(KERN_INFO ?"^^^^^^^^^^^^^^^^^^^devtree_test_init^^^^^^^^^^^ "); ???? printk(" *************devtree ?init start *************** "); ? ???? node1 = ?of_find_node_by_path("/dts-tree1"); ???? if(node1 == NULL){ ???????? printk("of_find_node_by_path ?failed "); ???????? return -ENODEV; ???? } ???? else{ ???????? ?printk("of_find_node_by_path dts-tree1 ok "); ???? } ???? //read string ???? of_property_read_string(node1, ?"test-string", &p1); ???? printk("dts-tree1 node ?:test-string is: %s ",p1); ???? //read strings ???? num = ?of_property_count_strings(node1, "test-strings"); ???? printk("dts-tree1 node? test-strings num is: %d ",num); ???? for(i=0;i ???????? printk("%s",p1); ???? } ???? //read string ?"compatible" ???? of_property_read_string(node1, ?"compatible", &p1); ???? printk("dts-tree1 node? compatible is: %s ",p1); ? ???? //read string "status" ???? of_property_read_string(node1, ?"status", &p1); ???? printk("dts-tree1 node ??status is: %s ",p1); ? ???? //read u32 "test-u32" ???? ?of_property_read_u32(node1,"test-u32",&value); ???? printk("dts-tree1 node? test-u32 is: <%d> ",value); ? ???? //read? u32s test-u32s ???? of_property_read_u32_array(node1, ?"test-u32s", p2, 2); ???? printk("dts-tree1 node? test-u32s is: ?<%d>,<%d> ",p2[0],p2[1]); ? ???? //read u8s test-u8s ???? of_property_read_u8_array(node1, ?"test-u8s", testmac, 6); ???? printk("dts-tree1 node ?test-u8s is: ?<%x>,<%x>,<%x>,<%x>,<%x>,<%x> ",testmac[0],testmac[1],testmac[2],testmac[3],testmac[4],testmac[5]); ? ???? //get "dts_child_node1" ?device node? ???? childnode1 = ?of_get_child_by_name(node1,"dts_child_node1"); ???? if(childnode1 == NULL){ ???????? ?printk("of_get_child_by_name failed "); ???????? return -ENODEV; ???? } ???? printk("of_get_child_by_name ?dts_child_node1 ok "); ???? of_property_read_string(childnode1, ?"test-string", &p1); ???? printk("dts_child_node1 node ?test-string is: %s ",p1); ? ? ???? return ?platform_driver_register(&devtree_test_driver); ?} ? ?static void devtree_test_exit(void) ?{ ???? printk(KERN_INFO ?" devtree_test_exit "); ???? ?platform_driver_unregister(&devtree_test_driver); ?} ? ?module_init(devtree_test_init); ?module_exit(devtree_test_exit); ? ?MODULE_LICENSE("GPL"); ?MODULE_AUTHOR("zheng"); |
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Kconfig中是y，這樣系編譯運行后，會直接看到打印：
? ? 4.3 常用OF API
linux 內核中和設備樹相關的函數內核關于設備樹的驅動都放在/drivers/of下，用戶可以使用這里面的函數對設備樹進行操作。
? 編輯：黃飛
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工商網監
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