設備樹引入

一、設備樹的基本知識

1、什么是設備樹？為什么會有設備樹？

????????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 whole ARM thing is a f*cking pain in the ass”。之后ARM Linux社區引入了設備樹。為什么LinusTorvalds會爆粗口呢?
????????平臺總線模型是把驅動分成了倆個部分，一部分是device，一部分是driver，設備信息和驅動分離這個設計非常的好。device部分是描述硬件的。一般device部分的代碼會放在內核源碼中arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx下面。但是隨著Linux支持的硬件越來越多，在內核源碼下關于硬件描述的代碼也越來越多。并且每修改一下就要編譯一次內核。長此以往Linux內核里面就存在了大量“垃圾代碼”，而且非常多，這里說的“垃圾代碼”是關于對硬件描述的代碼。從長遠看，這些代碼對Linux內核本身并沒有幫助，所以相當于Linux內核是“垃圾代碼”。但是并不是說平臺總線這種方法不好。

????????為了解決這個問題，設備樹就被引入到了Linux上。使用設備樹來剔除相對內核來說的“垃圾代碼”，既用設備樹來描述硬件信息，用來替代原來的device部分的代碼。雖然用設備樹替換了原來的device部分，但是平臺總線模型的匹配和使用基本不變。并且對硬件修改以后不必重新編譯內核。直接需要將設備樹文件編譯成二進制文件，在通過bootloader傳遞給內核即可。

????????所以設備樹就是用來描述硬件資源的文件。

2、設備樹的基本概念

①為什么叫設備樹?

設備樹是描述硬件的文本文件，因為語法結構像樹一樣。所以叫設備樹.

如下圖：

②基本名詞解釋

<1>DT：DeviceTree //設備樹
<2>FDT：Flattened Device Tree //開放設備樹，起源于OpenFirmware(OF)
<3>DTS：DeviceTree source的縮寫 //設備樹源碼
<4>DTSI：DeviceTree sourcein Clude的縮寫 //通用的設備樹源碼
<5>DTB：DeviceTree Blob的縮寫 //編譯設備樹源碼得到的文件
<6>DTC：DeviceTree Compiler的縮寫 //設備樹編譯器

DTS、DTSI、DTC、DTB之間的關系：

Linux內核通過讀取設備樹的描述文件（通常是.dtb或.dts文件），來構建一個內存中的表示，內核和驅動程序則使用這個表示來識別和配置硬件設備。設備樹文件在編譯時從設備樹源文件（.dts）轉換成二進制形式（.dtb），然后通常被包含在內核映像或者作為獨立文件提供給引導加載程序

補充：

dts????

dts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。對于rk3399開發板arch/arm/boot/dts/rk3399-nanopi4-common.dtsi中一般會包含一個公共部分的dtsi文件，如下：#include "rk3399-nanopi4-rkisp1.dtsi"

dtsi????

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

二、編譯設備樹?(DTC編譯器的使用)

DTC編譯器命令格式：

編譯設備樹:dtc -I?dts -O dtb -o?xxx.dtb xxx.dts
反編譯設備樹:dtc -I dtb -O?dts -o?xxx.dts xxx.dtb

三、設備樹的基本語法

1、設備樹根節點

根節點是設備樹必須要包含的節點。根節點的名字是/。

/dts-v1/;? ? ? //第一行表示dts文件的版本
/{????????????????//根節點
};

2、設備樹子節點格式

格式：

label:?node-name?@unit-address{
????????properties definitions
????????child nodes

}；

舉例：

nodel{????????????????????????//子節點，節點名稱為nodel
????????nodel_child{????????????????//子子節點，節點名稱為nodel_child

????????}
};

注意：同級節點下節點名稱不能相同。不通級節點名稱可以相同??

3、節點名稱

在對節點進行命名的時候，一般要體現設備的類型，比如網口一般命名成ethernet，串口一般命名成uart，對于名稱一般要遵循下面的命令格式。
格式：標簽：名稱@<設備地址>
其中，[標簽]和[@<設備地址>]是可選項，<名稱>是必選項。另外，這里的設備地址沒有實際意義，只是讓節點名稱更人性化，更方便閱讀。
舉例:
uart: serial@02288000
其中，uart就是這個節點標簽，也叫別名，serial@02288000就是節點名稱。?

4、reg屬性

reg屬性可以來描述地址信息。比如寄存器的地址。
reg屬性的格式如下：
reg =<address1?length1?address2 length2 address3 length3...>
舉例：
reg= <0x02200000 0x4000>;
例
reg= <x022000000x4000
? ? ? ? ? 0x02205000 0x4000>;

5、#address-cell和#size-cells屬性

#address-cell和#size-cells用來描述子節點中的reg信息中的地址和長度信息
舉例:

nodel{
????????#address-cells = <1>;
????????#size-cells = <0>;
???nodel-child {
? ? ? ? ? ?reg = <0>;

????????}；

}；

6、model屬性

model屬性的值是一個字符串，一般用model描述一些信息。比如設備的名稱，名字等。
舉例1:
model ="wm8960-audio”;
舉例2:
model = "This is Linux board";

7、status屬性

status屬性是和設備的狀態有關系的，status的屬性值是字符串。屬性值有下面幾個狀態可選：

8、compatible屬性

compatible屬性是非常重要的一個屬性。compatible是用來和驅動進行匹配的，匹配成功以后
會執行驅動中的probe函數。
舉例：
compatible ="xunwei”, "xunwei-board";
在匹配的時候會先使用第一個值xunwei進行匹配，如果沒有就會使用第二個值xunwei-board進行匹配。

示例：

9、設備樹特殊節點

aliases

????????特殊節點aliases用來定義別名。定義別名的目的就是為了方便引用節點。當然，除了使用aliases來命名別用，也可以在對節點命名的適合添加標簽來命名別名。
舉例:

aliases{
????????mmc0?= &sdmmc0;
????????mmcl = &sdmmcl;
????????mmc2 = &sdhci;
????????serial0 ="/simple@fe000000/serial@llc500”;

};

chosen

chosen節點用來uboot給內核傳遞參數。重點是bootargs參數。chosen節點必須是根節點的子節點。
舉例：

chosen{
????????bootargs = "root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.1 console=ttyS0,115200”;?

}

device_type屬性

在某些設備樹文件中，可以看到device_type屬性，device_type屬性的值是字符串，只用于cpu節點或者memory節點進行描述。
舉例1：

memory@30000000{
????????device_type =“memory”;
????????reg =<0x30000000????0x4000000>;

?舉例2:

cpu1: cpu@1{
????????device_type = "cpu”;
????????compatible = "arm,cortex-a35″, "arm, armv8”;
????????reg = <0x0? 0x1>;

}；

自定義屬性

設備樹中規定的屬性有時候并不能滿足我們的需求，這時候我們可以自定義屬性。
舉例：

自定義一個管腳標號的屬性pinnum。
pinnum = <0 1 2 3 4>;?

示例：

四、DTS基本框架

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。

//一級節點：會展開成platfor_device

//內核會把這個節點展開成平臺設備，設備名是ff720000.xyd-leds

補充：增加設備樹屬性信息，可以自動生成設備端代碼。

對平臺設備驅動模型來說，平臺設備代碼（platform_device.c）不需要實現，被設備樹中設備文件所替代了。

如何添加設備樹？

以rk3399作為例子

kernel-rockchip-nanopi4-linux-v4.4.y/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399-nanopi4-common.dtsi

需要添加的硬件資源：

xyd-leds@FF720000{

???? compatible="xyd-rk3399-leds";

???? reg=<0x0 0xFF720000 0x0 0x10000>;

???? reg-names="gpio0-reg-for-leds";

???? led-total=<1>;

????};