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整理了一份Linux設備樹基礎知識，建議收藏！

 mynotebook 2022-08-24 發(fā)布于湖南
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在platform_device部分有簡單說明描述設備有兩種方法：一種是使用platform_device結構體來指定；另一種是使用設備樹來描述。

本篇筆記我們就來簡單地學習一下設備樹的一些知識。

什么是設備樹


設備樹簡單理解就是描述設備信息（資源）的一棵樹。設備樹（Device Tree）用代碼體現(xiàn)如下：

這些代碼被保存在.dts/dtsi后綴文件中，也即設備樹源文件 DTS(DeviceTree Source)。

這些源文件同我們的C代碼一樣，并不能直接使用的，而是得經過一個編譯過程生成機器可運行的二進制文件，如：

dts文件使用dtc工具編譯生成dtb文件，這個dtb文件就是內核可以使用的文件。例如我們的板子跑起來之后，我們系統(tǒng)使用的設備樹文件就存在目錄/boot下：

Linux為什么會引入設備樹？

在上一個實驗：【Linux筆記】LED驅動實驗（總線設備驅動模型）中我們使用了platform_device結構體來描述led設備（硬件資源）。既然已經有了描述設備的方法了，為什么還要引入設備樹呢？

因為Linux內核中有很多BSP（板級支持包），不同的BSP會包含著不同的描述設備的代碼（.c或.h文件）。

隨著芯片的發(fā)展，Linux內核中就包含著越來越多這些描述設備的代碼，導致Linux內核代碼會很臃腫。

這導致Linux之父Linus 大發(fā)雷霆：'this whole ARM thing is a f*cking pain in the ass'。

因此引入了設備樹文件，從而可精簡一些臃腫的C代碼。除此之外，.dts編譯生成.dtb文件的過程要比.c編譯生成驅動模塊、加載驅動模塊的過程要簡單很多，也更方便我們進行開發(fā)。

 

設備樹的語法

設備樹源文件也是需要根據一定規(guī)則來編寫的，同C語言一樣，也要遵循一些語法規(guī)則。下面簡單看一下設備樹的源碼結構及語法。

先看一個設備樹示例：

1、節(jié)點格式

label: node-name@unit-address
其中：

label：標號

node-name：節(jié)點名字

unit-address：單元地址

label 是標號，可以省略。label 的作用是為了方便地引用 node。比如：

可以使用下面 2 種方法來修改 uart@fe001000 這個 node：

2、屬性格式
簡單地說， properties 就是“name=value”， value 有多種取值方式。示例：

  • 一個32位的數據，用尖括號包圍起來，如

interrupts = <17 0xc>;

  • 一個64位數據（使用2個32位數據表示），用尖括號包圍起來，如：

clock-frequency = <0x00000001 0x00000000>;

  • 有結束符的字符串，用雙引號包圍起來，如：

compatible = 'simple-bus';

  • 字節(jié)序列，用中括號包圍起來，如：

local-mac-address = [00 00 12 34 56 78]; // 每個byte使用2個16進制數來表示   
local-mac-address = [000012345678];      // 每個byte使用2個16進制數來表示

  • 可以是各種值的組合，用逗號隔開，如：

compatible = 'ns16550', 'ns8250';   
example = <0xf00f0000 19>, 'a strange property format';
3、一些標準屬性
（1） compatible 屬性

“compatible”表示“兼容”，對于某個LED，內核中可能有A、B、C三個驅動都支持它，那可以這樣寫：

led {   
    compatible = “A”, “B”, “C”;   
};
內核啟動時，就會為這個LED按這樣的優(yōu)先順序為它找到驅動程序：A、B、C。
（2）model 屬性

model屬性與compatible屬性有些類似，但是有差別。compatible屬性是一個字符串列表，表示可以你的硬件兼容A、B、C等驅動；model用來準確地定義這個硬件是什么。

比如根節(jié)點中可以這樣寫：

/ {   
    compatible = 'samsung,smdk2440', 'samsung,mini2440';   
    model = 'jz2440_v3';   
};
它表示這個單板，可以兼容內核中的“smdk2440”，也兼容“mini2440”。

從compatible屬性中可以知道它兼容哪些板，但是它到底是什么板？用model屬性來明確。

（3）status 屬性

status 屬性看名字就知道是和設備狀態(tài)有關的， status 屬性值也是字符串，字符串是設備的狀態(tài)信息，可選的狀態(tài)如下所示：

（4）#address-cells 和#size-cells 屬性

格式：

address-cells：address要用多少個32位數來表示；   
size-cells：size要用多少個32位數來表示。
比如一段內存，怎么描述它的起始地址和大小？

下例中，address-cells為1，所以reg中用1個數來表示地址，即用0x80000000來表示地址；size-cells為1，所以reg中用1個數來表示大小，即用0x20000000表示大?。?/p>

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

reg屬性的值，是一系列的“address size”，用多少個32位的數來表示address和size，由其父節(jié)點的# address-cells、#size-cells決定。示例：

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

過時了，建議不用。它的值是字符串，用來表示節(jié)點的名字。在跟platform_driver匹配時，優(yōu)先級最低。compatible屬性在匹配過程中，優(yōu)先級最高。

（8）device_type 屬性

過時了，建議不用。它的值是字符串，用來表示節(jié)點的類型。在跟platform_driver匹配時，優(yōu)先級為中。compatible屬性在匹配過程中，優(yōu)先級最高。

3、常用的節(jié)點
（1）根節(jié)點

用 / 標識根節(jié)點，如：

/dts-v1/;   
/ {   
    model = 'SMDK24440';   
    compatible = 'samsung,smdk2440';   
 
    # address-cells = <1>;   
    # size-cells = <1>;   
};
（2）CPU節(jié)點

一般不需要我們設置，在 dtsi 文件中都定義好了，如：

cpus {   
    # address-cells = <1>;   
    # size-cells = <0>;   
 
    cpu0: cpu@0 {   
     .......   
    }   
};
（3）memory 節(jié)點

芯片廠家不可能事先確定你的板子使用多大的內存，所以 memory 節(jié)點需要板廠設置，比如：

memory {   
    reg = <0x80000000 0x20000000>;   
};
（4）chosen 節(jié)點

我們可以通過設備樹文件給內核傳入一些參數，這要在chosen節(jié)點中設置bootargs屬性：

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

操作設備樹的函數

Linux 內核給我們提供了一系列的函數來獲取設備樹中的節(jié)點或者屬性信息，這一系列的函數都有一個統(tǒng)一的前綴“of_”（“open firmware”即開放固件。），所以在很多資料里面也被叫做 OF 函數。

1、節(jié)點相關操作函數
Linux 內核使用 device_node 結構體來描述一個節(jié)點，此結構體定義在文件 include/linux/of.h 中，定義如下：

與查找節(jié)點有關的 OF 函數有 5 個：

（1） of_find_node_by_name 函數

of_find_node_by_name 函數通過節(jié)點名字查找指定的節(jié)點，函數原型如下：

struct device_node *of_find_node_by_name(struct device_node *from,
const char *name);
（2） of_find_node_by_type 函數

of_find_node_by_type 函數通過 device_type 屬性查找指定的節(jié)點，函數原型如下：

struct device_node *of_find_node_by_type(struct device_node *from, const char *type);
（3） of_find_compatible_node 函數

of_find_compatible_node 函數根據 device_type 和 compatible 這兩個屬性查找指定的節(jié)點，函數原型如下：

struct device_node *of_find_compatible_node(struct device_node *from,const char *type,
const char *compatible);
（4）of_find_matching_node_and_match 函數

of_find_matching_node_and_match 函數通過 of_device_id 匹配表來查找指定的節(jié)點，函數原型如下：

struct device_node *of_find_matching_node_and_match(struct device_node *from,const struct of_device_id *matches,const struct of_device_id **match);
（5）of_find_node_by_path 函數

of_find_node_by_path 函數通過路徑來查找指定的節(jié)點，函數原型如下：

inline struct device_node *of_find_node_by_path(const char *path);
2、提取屬性值的 OF 函數
Linux 內核中使用結構體 property 表示屬性，此結構體同樣定義在文件 include/linux/of.h 中，內容如下：

Linux 內核也提供了提取屬性值的 OF 函數 ：
（1） of_find_property 函數

of_find_property 函數用于查找指定的屬性，函數原型如下：

property *of_find_property(const struct device_node *np,const char *name,int *lenp);
（2）of_property_count_elems_of_size 函數

of_property_count_elems_of_size 函數用于獲取屬性中元素的數量，比如 reg 屬性值是一個數組，那么使用此函數可以獲取到這個數組的大小，此函數原型如下：

int of_property_count_elems_of_size(const struct device_node *np,const char *propname,int elem_size);
（3）讀取 u8、 u16、 u32 和 u64 類型的數組數據

（4）讀取 u8、 u16、 u32 和 u64 類型屬性值

（5）of_property_read_string 函數

of_property_read_string 函數用于讀取屬性中字符串值，函數原型如下：

int of_property_read_string(struct device_node *np,const char *propname,const char **out_string)

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