Linux设备树插件

news2024/9/24 9:24:37

什么是设备树插件

Linux4.4 以后引入了动态设备树（Dynamic DeviceTree）。设备树插件（Device Tree Overlay）是一种用于设备树（Device Tree）的扩展机制。设备树是一种用于描述硬件设备的数据结构，广泛应用于嵌入式系统中，特别是基于 Linux 内核的系统中。

设备树插件允许在运行时动态修改设备树的内容，以便添加、修改或删除设备节点和属性。它提供了一种灵活的方式来配置和管理硬件设备，而无需重新编译整个设备树。通过使用设备树插件，开发人员可以在不重新启动系统的情况下对硬件进行配置更改。

设备树插件通常以一种文本格式定义，称为设备树源文件（Device Tree Source,DTS）。DTS 文件描述了设备树的结构和属性，包括设备节点、寄存器地址、中断信息等。设备树插件可以通过加载和解析设备树文件，并将其合并到现有的设备树中，从而实现对设备树的动态修改。

设备树插件的应用场景

使用设备树插件，可以实现一些常见的配置变化，比如添加外部设备，禁用不需要的设备，修改设备属性等。这对于嵌入式系统的开发和调试非常有用，特别是面对多种硬件配置或需要频繁更改硬件配置的情况下。一下列出常用的应用场景：

调试驱动、无法预先在设备树里描述的设备和动态修改设备树引脚复用。

设备树插件语法

设备树插件的语法格式基于设备树源文件的语法，但是有一些特定的语法和指令用于描述插件的行为。

1 首先添加插件头部声明，它指定了插件的名称和版本等信息，并指定了要修改的设备树的路径：

 /*表示设备树版本*/
/dts-v1/; 
 /*表示设备树插件*/
/plugin/;

2 插件节点名称用于定义要添加，修改或删除的设备节点及其属性。它使用与设备树源文件相同的语法，但在节点名称前面使用特定的修饰符来指示插件的操作。例如给下图的 485 节点添加一个 overlay_node 子节点。

这是方法一，从根节点开始的绝对路径。

/dts-v1/;
/plugin/;
/*从根节点开始的绝对路径 */
&{/vcc-camera-regulator}{
    overlay-node{
        status = "okay";
    };
};

相当于将设备树节点修改成这样。

vcc_camera: vcc-camera-regulator {
                compatible = "regulator-fixed";
                gpio = <&gpio0 RK_PC1 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
                pinctrl-names = "default";
                pinctrl-0 = <&camera_pwr>;
                regulator-name = "vcc_camera";
                enable-active-high;
                regulator-always-on;
                regulator-boot-on;

                overlay-node{
                    status = "okay";
                    };
        };

这是方法二，使用节点的别名。

/dts-v1/;
/plugin/;
/*使用节点的别名 */
&vcc_camera{
    overlay-node{
        status = "okay";
    };
};

方法三，固定写法，如果有多个节点，通过子节点 fragment@x 的序号区分，路径也是绝对路径。

/dts-v1/;
/plugin/;
/*其他写法 */
/{
    /*固定写法fragment@x */
    fragment@0{
        /*从根结点的开始的绝对路径 */
        target-path = "/vcc-camera-regulator";
        /*固定写法 */
        __voerlay__{
            voerlay-node{
                status = "okay";
            };
        };
    };
}；

多个节点，通过子节点 fragment@x 的序号区分，路径也是使用节点绝对路径或者节点别名。

/dts-v1/;
/plugin/;
/*其他写法 */
/{
    /*固定写法fragment@x */
    fragment@0{
        /*从根结点的开始的绝对路径 */
        target-path = "/vcc-camera-regulator";
        /*固定写法 */
        __voerlay__{
            voerlay-node{
                status = "okay";
            };
        };
    };

    fragment@1{
        /*使用节点别名 */
        target = <&rk-485-ctl>;
        /*固定写法 */
        __voerlay__{
            voerlay-node{
                status = "okay";
            };
        };
    };
};

实际以上三种方法都是写法不同，方法一和方法二都会被编译成方法三的格式。

设备树插件文件编译

选择方法一的写法创建 overlay.dts 文件，然后进行编译，和设备树文件 dts 是一样的，也是用 dtc 编译器编译。dtc 编译器路径选择自己的实际路径。

/home/topeet/Linux/rk356x_linux/kernel/scripts/dtc/dtc -I dts -O dtb overlay.dts -o overlay.dtbo

将 overlay.dts 文件编译成 overlay.dtbo，这里 dtbo 后缀名是为了和普通设备树文件区分，也可以写成dtb。

反编译设备树：将 dtbo 文件反编译成 dts 文件。

/home/topeet/Linux/rk356x_linux/kernel/scripts/dtc/dtc -I dtb -O dts overlay.dtbo -o test.dt

可以从下图看到，方法一被编译成了方法三。

设备树插件的使用

首先将设备树插件驱动文件（dtbocfg.ko）加载到系统中。

设备树插件驱动和源码链接：https://pan.baidu.com/s/1AV7AMNEItxTGwfxselW5zQ?pwd=nw5q
提取码：nw5q

输入命令 cat /proc/filesystems 检查 configfs 是否挂载成功。

2. 将编译好的 overlay.dtbo 文件拷贝到开发板上，然后进到系统 /sys/kernel/config/device-tree/overlays/（这个目录需要加载设备树插件才会生成）目录下。在这个目录下使用创建一个目录来表示内核对象。

3. 进入创建的 test 目录，里面会自动生成两个文件 dtbo 和 status，然后将 overlay.dtbo 文件内容写入到 dtbo 里，并使能 dtbo。

4. 通过上面的操作，就已经成功修改了设备树，可以在 /proc/device-tree/vcc-camera-regulator/ 节点下看到 overlay_node 子节点，这就是我们之前给 vcc-camera-regulator 节点添加的子节点，里面有 status 属性设置为了 okay。

5. 如果我们想删掉使用 dtbo 修改的节点，在 /sys/kernel/config/device-tree/overlays 下删除创建的 test 目录就行了，/proc/device-tree/vcc-camera-regulator/ 节点下就看不到 overlay_node 子节点了。

6. 如果修改了多次设备树，那每次修改都重新创建一个目录来表示内核对象。例如我们重新写一个设备树插件文件 verlay1.dtbo，内容就是将 status 设置为 disabled。

在 /sys/kernel/config/device-tree/overlays/ 下创建 test 和 test1 目录，进入创建的 test 目录，将 overlay.dtbo 文件内容写入到 dtbo 里，并使能 dtbo。可以查看 /proc/device-tree/vcc-camera-regulator/overlay_node 节点下 status 属性为 okay。