Linux设备树 - 技术栈

一、起源

减少垃圾代码

减轻驱动开发工作量

驱动代码和设备信息分离

参考Open Fireware设计

用来记录硬件平台中各种硬件设备的属性信息

二、基本组成

两种源文件：

xxxxx.dts dts是device tree source的缩写
xxxxx.dtsi dtsi是device tree source include的缩写，意味着这样源文件用于被dts文件包含用

实际使用时，需要把dts文件编译成对应的二进制文件（.dtb文件，dtb是device tree binary的缩写）便于运行时存放在内存加快读取信息的速度

三、基本语法

dts文件主体内容由多个节点组成

每个节点可以包含0或多个子节点，形成树状关系

每个dts文件都有一个根节点，其它节点都是它的子孙

根节点一般来描述整个开发板硬件平台，其它节点用来表示具体设备、总线的属性信息

各个节点可以有多个属性，每个属性用key-value键值对来表示

节点语法：

c 复制代码

[label:] node-name[@unit-address] {    
	[properties definitions];    
	[child nodes];
};

label: 可选项，节点别名，为了缩短节点访问路径，后续节点中可以使用  &label 来表示引用指定节点
node-name: 节点名
unit-address: 设备地址，一般填写该设备寄存器组或内存块的首地址
properties definitions：属性定义
child nodes:子节点

属性语法：

c 复制代码

[label:] property-name = value;
[label:] property-name;

属性可以无值
有值的属性，可以有三种取值：
1. arrays of cells(1个或多个32位数据, 64位数据使用2个32位数据表示，空格分隔),用尖括号表示(< >)
2. string(字符串), 用双引号表示(" ")
3. bytestring(1个或多个字节，空格分隔),用方括号表示([])
4. 用,分隔的多值

四、特殊节点

4.1 根节点

根节点表示整块开发板的信息

c 复制代码

#address-cells   // 在子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述地址(address)
#size-cells      // 在子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述大小(size)
compatible       // 定义一系列的字符串, 用来指定内核中哪个machine_desc可以支持本设备，即描述其兼容哪些平台                         
model            // 比如有2款板子配置基本一致, 它们的compatible是一样的，那么就通过model来分辨这2款板子

4.2 /memory

所有设备树文件的必需节点,它定义了系统物理内存的 layout

device_type = "memory";
reg             //用来指定内存的地址、大小

4.3 /chosen

传递内核启动时使用的参数parameter

bootargs  //字符串，内核启动参数, 跟u-boot中设置的bootargs作用一样

4.4 /cpus 多核CPU支持

/cpus节点下有1个或多个cpu子节点, cpu子节点中用reg属性用来标明自己是哪一个cpu

所以 /cpus 中有以下2个属性:

#address-cells   // 在它的子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述地址(address)
#size-cells      // 在它的子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述大小(size) 必须设置为0

五、常用属性

5.1 phandle

数字形式的节点标识，在后续节点中属性值性质表示某节点时，可以引用对应节点

如：

pic@10000000 {    
	phandle = <1>;    
	interrupt-controller;
};
another-device-node {    
	interrupt-parent = <1>;   // 使用phandle值为1来引用上述节点
};

5.2 地址 --------------- 重要

reg属性：表示内存区域region，语法：

reg = <address1 length1 [address2 length2] [address3 length3]>;

#address-cells：reg属性中, 使用多少个u32整数来描述地址(address)，语法：

#address-cells = <数字>;

#size-cells：reg属性中, 使用多少个u32整数来描述大小(size)，语法：

#size-cells = <数字>;

5.3 compatible --------------- 重要

驱动和设备（设备节点）的匹配依据，compatible（兼容性）的值可以有不止一个字符串以满足不同的需求，语法：

compatible = "字符串1","字符串2",...;

5.4 中断 --------------- 重要

a. 中断控制器节点用的属性：

interrupt-controller 一个无值空属性用来声明这个node接收中断信号,表示该节点是一个中断控制器

#interrupt-cells 这是中断控制器节点的属性，用来标识这个控制器需要几个单位做中断描述符

b. 中断源设备节点用的属性：

interrupt-parent：标识此设备节点属于哪一个中断控制器，如果没有设置这个属性，会自动依附父节点的，语法：

interrupt-parent = <引用某中断控制器节点>

interrupts 一个中断标识符列表，表示每一个中断输出信号，语法：

interrupts = <中断号 触发方式>

1 low-to-high 上升沿触发
2 high-to-low 下降沿触发
4 high level  高电平触发
8 low level   低电平触发

5.5 gpio --------------- 重要

gpio也是最常见的IO口，常用的属性有：

a. 对于GPIO控制器：

gpio-controller，无值空属性，用来说明该节点描述的是一个gpio控制器

#gpio-cells，用来表示要用几个cell描述一个 GPIO引脚

b. 对于GPIO使用者节点：

gpio使用节点的属性

xxx-gpio = <&引用GPIO控制器 GPIO标号 工作模式>
工作模式：
1 低电平有效 GPIO_ACTIVE_HIGH
0 高电平有效 GPIO_ACTIVE_LOW

5.6 属性设置套路

一般来说，每一种设备的节点属性设置都会有一些套路，比如可以设置哪些属性？属性值怎么设置？那怎么知道这些套路呢，有两种思路：

抄类似的dts，比如我们自己项目的平台是4412，那么就可以抄exynos4412-tiny4412.dts、exynos4412-smdk4412.dts这类相近的dts
查询内核中的文档，比如Documentation/devicetree/bindings/i2c/i2c-imx.txt就描述了imx平台的i2c属性设置方法；Documentation/devicetree/bindings/fb就描述了lcd、lvds这类属性设置方法

六、常用接口

struct device_node 对应设备树中的一个节点

struct property 对应节点中一个属性

6.1 of_find_node_by_path

c 复制代码

/**
include/of.h
of_find_node_by_path - 通过路径查找指定节点
@path - 带全路径的节点名，也可以是节点的别名
成功：得到节点的首地址；失败：NULL
*/
struct device_node * of_find_node_by_path(const char *path);

6.2 of_find_property

c 复制代码

/*
include/of.h
of_find_property - 提取指定属性的值
@np - 设备节点指针
@name - 属性名称
@lenp - 属性值的字节数
成功：属性值的首地址；失败：NULL
*/
struct property *of_find_property(const struct device_node *np, const char *name, int *lenp);

6.3 of_get_named_gpio

c 复制代码

/**
 * include/of_gpio.h
 * of_get_named_gpio - 从设备树中提取gpio口
 * @np - 设备节点指针
 * @propname - 属性名
 * @index - gpio口引脚标号 
 * 成功：得到GPIO口编号；失败：负数，绝对值是错误码
 */
int of_get_named_gpio(struct device_node *np, const char *propname, int index);

6.4 irq_of_parse_and_map

c 复制代码

/*
	功能：获得设备树中的中断号并进行映射
	参数：node：设备节点
		 index:序号
	返回值：成功：中断号	失败：错误码
*/
unsigned int irq_of_parse_and_map(struct device_node *node, int index)；

6.5 读属性值

of_property_read_string

c 复制代码

/*
of_property_read_string - 提取字符串（属性值）
@np - 设备节点指针
@propname - 属性名称
@out_string - 输出参数，指向字符串（属性值）
成功：0；失败：负数，绝对值是错误码
*/
int of_property_read_string(struct device_node *np, const char *propname, const char **out_string);

读数值

c 复制代码

int of_property_read_u8(const struct device_node *np,const char *propname,u8 *out_value)

int of_property_read_u16(const struct device_node *np,const char *propname,u16 *out_value)

int of_property_read_u32(const struct device_node *np,const char *propname,u32 *out_value)

判断属性是否存在

c 复制代码

int of_property_read_bool(const struct device_node *np,const char *propname)

读数组

c 复制代码

int of_property_read_u32_array(const struct device_node *np,const char *propname,u32 *out_value,size_t sz)

七、GPIO接口

7.1 向内核申请GPIO

int gpio_request(unsigned gpio,const char *label)

功能：其实就是让内核检查一下该GPIO引脚是否被其它设备占用，如果没有占用则返回0并用label做一下标记，表示被本设备占用，否则返回负数

void gpio_free(unsigned gpio)

功能：去除本设备对该GPIO的占用标记，表示本设备向内核归还对该GPIO引脚的使用权，此后其它设备可占用该GPIO引脚

7.2 设置GPIO方向

int gpio_direction_input(unsigned gpio)

int gpio_direction_output(unsigned gpio,int value)

7.3 读写GPIO数据

int gpio_get_value(unsigned gpio)

int gpio_set_value(unsigned gpio,int value)

八、led驱动设备树版

在设备树源文件的根节点下添加本设备的节点（该节点中包含本设备用到的资源信息）

.../linux3.14/arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dts

fs4412-leds {
compatible = "fs4412,led2-5";
led2-gpio = <&gpx2 7 0>;
led3-gpio = <&gpx1 0 0>;
led4-gpio = <&gpf3 4 0>;
led5-gpio = <&gpf3 5 0>;
};
在linux内核源码的顶层目录下执行：make dtbs （生成对应的dtb文件）
cp ???.dtb /tftpboot
编写驱动代码：

a. 通过本设备在设备树中的路径找到对应节点（struct device_node类型的地址值）

b. 调用 of_get_named_gpio 函数得到某个GPIO的编号

c. struct leddev结构体中记录所有用到的GPIO编号

d. 使用某个GPIO引脚前需先通过gpio_request函数向内核申请占用该引脚，不用该引脚时可通过gpio_free归还给内核

e. 通过gpio_direction_input和gpio_direction_output函数来设置某个GPIO的作用

f. 通过gpio_get_value函数可以获取某个GPIO引脚的当前电平

g. 通过gpio_set_value函数可以改变某个GPIO引脚的电平