Linux.之设备树DTS（device tree source）（一）

news2024/12/24 21:45:39

一、概述

Device Tree是一种描述硬件的数据结构，相比于旧架构它起源于 OpenFirmware (OF),在过去的ARM Linux中，arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx中充斥着大量的冗余代码，相当多数的代码只是在描述板级硬件细节，而这些不同的板级细节描述对于内核来讲是不必要的，如板上的platform设备、resource、i2c_board_info、spi_board_info以及各种硬件的platform_data。
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采用Device Tree后，许多硬件的细节可以直接透过DTS传递给Linux，而不再需要在kernel中进行大量的冗余编码。Device Tree由一系列被命名的结点（node）和属性（property）组成，而结点本身可包含子结点。所谓属性，其实就是成对出现的name和value。
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1.ARM的核心代码仍然保存在arch/arm目录下
2.ARM SoC core architecture code保存在arch/arm目录下
3.ARM SoC的周边外设模块的驱动保存在drivers目录下
4.ARM SoC的特定代码在arch/arm/mach-xxx目录下
5.ARM SoC board specific的代码被移除，由Device Tree机制来负责硬件拓扑和硬件资源信息
本质上，Device Tree改变了原来用code的方式将硬件信息嵌入到内核代码的方法，改用bootloader传递一个DB的形式。对于嵌入式系统，
在系统启动阶段，bootloader会加载内核并将控制权限交给呢耦合，此外，还需要把上述的三个参数信息传递给kernel，以便有较大的灵活性，
在linux kernel中，Device Tree的设计目标就是如此。

在device tree中，可描述的信息包括：
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Linux.之设备树DTS（device tree ）在Device Tree中，可描述的信息有很多（原先这些信息大多被hard code到kernel中）：

它基本就是一棵电路板上的CPU，总线，设备组成的树，Bootloader会将这棵树传递给内核，然后内核来识别这棵树，
这根据它展开出Linux内核中的 platform_device,i2c_client,spi_device等设备，而这些设备用到的内存，IRQ等资源，也被传递给内核，
内核会将这些资源绑定给展开的相应设备。
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Linux内核从3.x开始引入设备树的概念，用于实现驱动代码和设备信息相分离。在设备树出现以前，所有关于设备的具体信息都要写在驱动里，一旦外围设备变化，驱动代码就要重写，引入了设备树之后，驱动代码只负责处理驱动的逻辑，而关于设备的具体信息存放到设备树文件中，这样，如果硬件接口信息的变化而没有驱动逻辑的变化，驱动开发者只需要修改设备树文件信息，不需要改驱动代码，
比如ARM Linux内，一个.dts(device tree source)文件对应一个ARM的machine,一般放置在内核的“arch/arm/booot/dts”目录内，
比如stm1a-dk1参考板的板级设备树文件就是“arch/arm/boot/stm32mp157a-dk1.dts”。
这个文件可以通过make ditbs命令编译成二进制的.dtb文件供内核驱动使用。基于同样的的软件分层设计的思想，由于一个SoC可能对应多个machine,如果每个machine的设备树都写成一个完全独立的.dts文件，那么势必相当一些.dts文件有重复的部分，为了解决这个问题，
Linux设备树目录把SoC公用的部分或者多个machine共同部分提炼为了相应的.disi文件。这样每个.dts就只有自己差异的部分，公有的部分只需要“include”相应的.dtsi文件。这样整个设备树的管理更加有序

BootLoader启动，传参给内核后，内核解析查看设备节点信息
一、方法一：进入/sys/firmware/devicetree/base目录查看
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二、方法二：进入/proc/device-tress/
所有的节点信息，都可以查到，status打开还是关闭，都可以查，内核启动时，根据status，判断是否加载驱动，因此可以不在confiig来配置启动驱动，如果驱动没有加载，应该查看这个status。
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二.设备树在源码的位置

1.设备树的api
drivers/of/base.c
drivers/of/platform.c

2.设备树的板载dts
arch/arm64/boot/dts/

3.设备树文件编译工具dtc
linux-3.10/scripts/dtc/dtc.c

4.用户级的fex配置文件需要转换成dtc文件
转换的方法是：
int dt_update_source(const char *fexname, FILE *f, struct boot_info *bi)
转换所在的源码位置：
scripts/dtc/updatetree.c

三、DTS、DTB、DTC
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四、DTS结构，语法，属性

/dts-v1/;
/ {
     
node1 {
     	a-string-property = "A string"; 
		a-string-list-property = "first string", "second string"; 
		// hex is implied in byte arrays. no '0x' prefix is required
		a-byte-data-property = [01 23 34 56];
		
		child-node1 {
	   		first-child-property;
			second-child-property = <1>;
			a-string-property = "Hello, world";
		};
		
		child-node2 {
		........
 		};
 };

node2 {   
 	an-empty-property;
 	a-cell-property = <1 2 3 4>; /* each number (cell) is a uint32 */
 	
 	child-node1 { 
	};
};
........
};

device tree的基本单元是一个node。这些node被组织成树状结构，除了root node，每个node都只有一个parent。一个device tree文件中只能有一个root node。每个node中包含了若干的property/value来描述node的一些特性。每个node用节点名字(node name)标识，节点名字的格式node-name@unit-address。如果该node没有reg属性(后面会描述这个property),
bus上相关。例如对cpu，其unit-address就是寄存器地址。root node的node name是确定的，必须是"/."。
从上面的设备树可以看到
1）一个根节点“/”;
2）根节点下面有可以有多个子节点
3）子节点可以包含自己的子节点如“child-node1”，“child-node2”
4）各个几点都有一系列的属性 (property)
（1）这些属性可能为空，如an-empty-property
(2) 可能为字符 a-string-proerty
(3) 可能为字符串树组 a-string-list-property
(4) 可能为cells(由u32)整型组成，如second-child-property

DTS语法介绍
基本数据类型：
1）text string(以null结束)，以双引号括起来，如：string-property=“a string”;
2)cells是无符号32位无符号整型数，以括号括起来，如cell-proerty=<0xbeef 123 0xabcd1234>；
3)binary data 以方括号括起来，如：binary-property = [0x01 0x23 0x45 0x67]；
4)不同类型数据可以在同一个属性中存在，以逗号分格，如：mixed-property = “a string”, [0x01 0x23 0x45 0x67]，<0x12345678>；
5)多个字符串组成的列表也使用逗号分格，如：string-list = “red fish”,”blue fish”;
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