Linux dts 设备树详解(一) 基础知识 Linux dts 设备树详解(二) 动手编写设备树dts


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前言

关于设备树,之前就已经接触过许久了,但是本着够用的原则,基本上是哪里不会点哪里,现学现卖,没有再进行全面性的总结,导致很多知识点都是比较碎片状,没有形成一个系统的知识网络,于是乎,决定挪用一部分打篮球的时间,整理一下这方面的思路,毕竟温故知新,感觉会收获良多。

概念

什么是设备树 dts(device tree)?

设备树(Device Tree)是描述计算机的特定硬件设备信息的数据结构,以便于操作系统的内核可以管理和使用这些硬件,包括CPU或CPU,内存,总线和其他一些外设。 设备树是通过Open Firmware项目从基于SPARC的工作站和服务器派生而来的。当前的Devicetree一般针对嵌入式系统,但仍然与某些服务器级系统一起使用(例如,Power Architecture Platform Reference所描述的系统)。 然而x86架构的个人计算机通常不使用设备树,而是依靠各种自动配置协议来识别硬件。使用设备树的系统通常将静态设备树(可能存储在ROM中)传递给操作系统,但也可以在引导的早期阶段生成设备树。例如,U-Boot和kexec可以在启动新操作系统时传递设备树。一些系统使用的引导加载程序可能不支持设备树,但是可以与操作系统一起安装静态设备树,Linux内核支持这种方法。 Device Tree规范目前由名为devicetree.org的社区管理,该社区与Linaro和Arm等相关联。

使用设备树的优势有哪些?

Linux内核从3.x版本之后开始支持使用设备树,这样做的意义重大,可以实现驱动代码与设备的硬件信息相互的隔离,减少了代码中的耦合性,在此之前,一些与硬件设备相关的具体信息都要写在驱动代码中,如果外设发生相应的变化,那么驱动代码就需要改动。但是在引入了设备树之后,这种尴尬的情况找到了解决的办法,通过设备树对硬件信息的抽象,驱动代码只要负责处理逻辑,而关于设备的具体信息存放到设备树文件中,这样,如果只是硬件接口信息的变化而没有驱动逻辑的变化,开发者只需要修改设备树文件信息,不需要改写驱动代码。

简介

dts

硬件的相应信息都会写在.dts为后缀的文件中,每一款硬件可以单独写一份xxxx.dts,一般在Linux源码中存在大量的dts文件,对于arm架构可以在arch/arm/boot/dts找到相应的dts,另外mips则在arch/mips/boot/dtspowerpcarch/powerpc/boot/dts

dtsi

值得一提的是,对于一些相同的dts配置可以抽象到dtsi文件中,然后类似于C语言的方式可以includedts文件中,对于同一个节点的设置情况,dts中的配置会覆盖dtsi中的配置。具体如下图所示; 在这里插入图片描述

dtc

dtc是编译dts的工具,可以在Ubuntu系统上通过指令apt-get install device-tree-compiler安装dtc工具,不过在内核源码scripts/dtc路径下已经包含了dtc工具;

dtb

dtb(Device Tree Blob)dts经过dtc编译之后会得到dtb文件,dtb通过Bootloader引导程序加载到内核。所以Bootloader需要支持设备树才行;Kernel也需要加入设备树的支持; 在这里插入图片描述

基本框架

下图是一个设备树文件的基本架构;大概看了一下有点类似于XML文件,简单概括一下有这几个部分;

  • 根节点:\
  • 设备节点:nodex
    • 节点名称:图中node
    • 节点地址:node@0就是节点的地址;
    • 子节点:childnode
  • 属性:属性名称(Property name)和属性值(Property value)
  • 标签

具体如下图所示; 在这里插入图片描述

总结

这篇并未面面俱到,还有些许纰漏,但是简单的介绍了设备树的概念以及设备树dts文件的最基本的框架,但是给出的例子并没有实际的用途,但是通过例子,我们大概可以知道,一个最小的设备树文件都有哪些东西,并且它会被编译,dtb文件会被保存到ROM中,最终通过bootbolader被加载到内核,这样内核就可以通过解析设备树来让驱动去控制实际的硬件了。接下来,会再深入到实际的硬件上去去学习一下设备树。

参考

Linux设备驱动开发详解4.0内核 petazzoni-device-tree-dummies Kernel_Source_Documentation