Linux驅(qū)動(dòng) | 手寫一個(gè)設(shè)備樹使用的實(shí)例

一、前言

設(shè)備樹是每一個(gè)Linux驅(qū)動(dòng)工程師都必須掌握的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，有很多之前做單片機(jī)的朋友剛接觸Linux驅(qū)動(dòng)時(shí)，會(huì)一臉懵！

其實(shí)設(shè)備樹的使用并沒(méi)有大家想像的那么復(fù)雜，對(duì)于大部分工程師來(lái)說(shuō)，只要會(huì)修改即可。

很多粉絲留言說(shuō)，希望彭老師提供一個(gè)設(shè)備樹到驅(qū)動(dòng)解析的實(shí)例。必須安排！

在學(xué)習(xí)設(shè)備樹之前，大家一定要搞清楚什么是platform總線，請(qǐng)?jiān)敿?xì)學(xué)習(xí)下面這篇文章：《手把手教Linux驅(qū)動(dòng)10-platform總線詳解》

關(guān)于設(shè)備樹理論部分內(nèi)容請(qǐng)學(xué)習(xí)下面這篇文章：《手把手教linux驅(qū)動(dòng)11-linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)統(tǒng)一模型》

關(guān)于驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)文章，可以去B站學(xué)習(xí)一口君的入門視頻：https://www.bilibili.com/video/BV1d5411A7VJ?spm_id_from=333.999.0.0

有了這些基礎(chǔ)知識(shí)后，我們就可以來(lái)編寫一個(gè)設(shè)備樹的實(shí)例，下面彭老師就給大家講解如何自己添加一個(gè)設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)，并如何在驅(qū)動(dòng)中提取出設(shè)備樹的信息。

老規(guī)矩，代碼從0開(kāi)始編寫，并且全部驗(yàn)證通過(guò)，并分享給大家。

二、測(cè)試平臺(tái)

本次測(cè)試在開(kāi)發(fā)板上操作，操作環(huán)境如下：

1. 編譯環(huán)境

ubuntu?16.04

2. 交叉編譯工具

root@ubuntu:/home/peng/linux-3.14#?arm-none-linux-gnueabi-gcc?-v
Using?built-in?specs.
COLLECT_GCC=arm-none-linux-gnueabi-gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/home/peng/toolchain/gcc-4.6.4/bin/../libexec/gcc/arm-arm1176jzfssf-linux-gnueabi/4.6.4/lto-wrapper
Target:?arm-arm1176jzfssf-linux-gnueabi
………………
gcc?version?4.6.4?(crosstool-NG?hg+default-2685dfa9de14?-?tc0002)

3. 開(kāi)發(fā)板

開(kāi)發(fā)板：fs4412
soc：exynos4412

4. 內(nèi)核版本

Linux?kernel?3.14.0

三、內(nèi)核解析設(shè)備樹一般過(guò)程

系統(tǒng)啟動(dòng)后，uboot會(huì)從網(wǎng)絡(luò)或者flash、sd卡中讀取設(shè)備樹文件(具體由uboot命令給出)，

引導(dǎo)linux內(nèi)核啟動(dòng)后，會(huì)把設(shè)備樹鏡像保存到的內(nèi)存地址傳遞給Linux內(nèi)核，Linux內(nèi)核會(huì)解析設(shè)備樹鏡像，從設(shè)備樹中提取硬件信息并逐一初始化。

其中設(shè)備樹信息會(huì)被轉(zhuǎn)換成struct platform_device類型變量。

而驅(qū)動(dòng)要解析設(shè)備樹，必須定義 struct platform_driver類型結(jié)構(gòu)體變量，并通過(guò)函數(shù)platform_driver_register()注冊(cè)。

這兩者都會(huì)注冊(cè)到platform總線，當(dāng)驅(qū)動(dòng)和設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)匹配成功后，就調(diào)用 struct platform_driver中.probe方法。

其中設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)會(huì)封裝在struct device_node結(jié)構(gòu)體變量中

各個(gè)屬性信息會(huì)封裝在 struct property結(jié)構(gòu)體變量中，

他們與struct platform_device結(jié)構(gòu)體之間關(guān)系如下：

四、驅(qū)動(dòng)架構(gòu)

以下是一口君編寫的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，

我們只需要將測(cè)試代碼填充到hello_probe()中即可：

static?int?hello_probe(struct?platform_device?*pdev)
{
?printk("match?ok?n");
?
//解析代碼編寫
?return?0;
}
static??int?hello_remove(struct?platform_device?*pdev)
{
?printk("hello_remove?n");
?return?0;
}
static?struct?of_device_id?beep_table[]?=?{
??{.compatible?=?"yikoulinux"},
};
static?struct?platform_driver?hello_driver?=
{
?.probe?=?hello_probe,
?.driver.name?=?"duang",
?.remove?=?hello_remove,
?.driver?=?{
??.name?=?"yikoupeng",
??.of_match_table?=?beep_table,
?},
};
static?int?hello_init(void)
{
?printk("hello_init?n");
?return?platform_driver_register(&hello_driver);
}
static?void?hello_exit(void)
{
?printk("hello_exit?n");
?platform_driver_unregister(&hello_driver);
?return;
}
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

五、設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)

下面是給出的設(shè)備樹信息：

?yikou_node{
????????compatible?=?"yikoulinux";
????????reg?=?<0x114000a0?0x4?0x139D0000?0x20>;
????????reg-names?=?"peng";
????????interrupt-parent=<&gpx1>;
????????interrupts?=<1?2>,<2??2>;
????
????????csm_gpios=<&gpx2?3?0?&gpx2?4?0?&gpx2?5?0?&gpx2?6?0>;
????????
????????crl0_gpio=<&gpx0?5?0>;
????????crl1_gpio=<&gpx0?6?0>;
????????rst_gpio=<&gpx0?7?0>;
????????cfg_gpio=<&gpx0?4?0>;
??
??phy_ref_freq?=?<26000>;??/*?kHz?*/??
??suspend_poweroff;
??
??clock-names?=?"xusbxti",
???"otg";
??yikou_node?{
???compatible?=?"leadcore,dsi-panel";
???panel_name?=?"lcd_rd_rm67295";
???refresh_en?=?<1>;
???bits-per-pixel?=?<32>;?
??};
????};

其中包括常見(jiàn)reg、中斷、整型值、bool值、字符串、子節(jié)點(diǎn)、時(shí)鐘等屬性。

一定要注意，很多屬性的給出會(huì)因?yàn)槭褂玫腟OC平臺(tái)的不同有所差異，
下面介紹下GPIO和中斷編寫原理：

1. GPIO

gpio信息的給出有以下兩種方法：

??csm_gpios=<&gpx2?3?0?&gpx2?4?0?&gpx2?5?0?&gpx2?6?0>;

?crl0_gpio=<&gpx0?5?0>;
?crl1_gpio=<&gpx0?6?0>;
?rst_gpio=<&gpx0?7?0>;
?cfg_gpio=<&gpx0?4?0>;

第1種是公用同一個(gè)名字，第2種是每一個(gè)gpio單獨(dú)使用1個(gè)名字。

gpio需要指明父節(jié)點(diǎn)，關(guān)于gpio父節(jié)點(diǎn)的說(shuō)明下說(shuō)明文檔（通常linux-3.14Documentation下有關(guān)于該內(nèi)核版本的一些模塊說(shuō)明，很重要）：

linux-3.14Documentationdevicetreebindingsgpio.txt

For?example,?the?following?could?be?used?to?describe?gpios?pins?to?use
as?chip?select?lines;?with?chip?selects?0,?1?and?3?populated,?and?chip
select?2?left?empty:

?gpio1:?gpio1?{
??gpio-controller
???#gpio-cells?=?<2>;
?};
?gpio2:?gpio2?{
??gpio-controller
???#gpio-cells?=?<1>;
?};
?[...]
??chipsel-gpios?=?<&gpio1?12?0>,
????<&gpio1?13?0>,
????<0>,?/*?holes?are?permitted,?means?no?GPIO?2?*/
????<&gpio2?2>;
Note?that?gpio-specifier?length?is?controller?dependent.??In?the
above?example,?&gpio1?uses?2?cells?to?specify?a?gpio,?while?&gpio2
only?uses?one.

gpio-specifier?may?encode:?bank,?pin?position?inside?the?bank,
whether?pin?is?open-drain?and?whether?pin?is?logically?inverted.
Exact?meaning?of?each?specifier?cell?is?controller?specific,?and?must
be?documented?in?the?device?tree?binding?for?the?device.

Example?of?the?node?using?GPIOs:

?node?{
??gpios?=?<&qe_pio_e?18?0>;
?};

In?this?example?gpio-specifier?is?"18?0"?and?encodes?GPIO?pin?number,
and?empty?GPIO?flags?as?accepted?by?the?"qe_pio_e"?gpio-controller.

翻譯總結(jié)成如下幾點(diǎn)：

gpio父節(jié)點(diǎn)需要包含屬性

?gpio-controller、????表示是gpi控制器
?#gpio-cells?=?<2>;????表示子節(jié)點(diǎn)包括2個(gè)屬性

1. 對(duì)于子節(jié)點(diǎn)是2個(gè)屬性的函數(shù)

比如：

?gpios?=?<&qe_pio_e?18?0>;

父節(jié)點(diǎn)是qe_pio_e
其中18表示GPIO pin值，就是gpio下面管理的pin腳序號(hào)，該pin值一般就需要查詢用戶手冊(cè)&電路圖。

2. 中斷

中斷屬性節(jié)點(diǎn)如下：

????????interrupt-parent=<&gpx1>;
????????interrupts?=<1?2>,<2??2>;

其中

interrupt-parent=<&gpx1>;：?該中斷信號(hào)所述的中斷控制器
interrupts =<1 2>,<2  2>;??：描述中斷屬性，其中<>中第一個(gè)值表示該中斷所述中斷控制器index，第二個(gè)值表示中斷觸發(fā)方式

中斷子節(jié)點(diǎn)格式如下：

linux-3.14Documentationdevicetreebindingsgpio.txt

Example?of?a?peripheral?using?the?GPIO?module?as?an?IRQ?controller:

?funkyfpga@0?{
??compatible?=?"funky-fpga";
??...
??interrupt-parent?=?<&gpio1>;???#父節(jié)點(diǎn)
??interrupts?=?<4?3>;?????#節(jié)點(diǎn)屬性
?};

中斷子節(jié)點(diǎn)說(shuō)明文檔如下：

linux-3.14Documentationdevicetreebindingsinterrupt-controllerinterrupts.txt

??b)?two?cells
??------------
??The?#interrupt-cells?property?is?set?to?2?and?the?first?cell?defines?the
??index?of?the?interrupt?within?the?controller,?while?the?second?cell?is?used
??to?specify?any?of?the?following?flags:
????-?bits[3:0]?trigger?type?and?level?flags
????????1?=?low-to-high?edge?triggered??????????上升沿
????????2?=?high-to-low?edge?triggered????下降沿
????????4?=?active?high?level-sensitive??????高電平有效
????????8?=?active?low?level-sensitive??????????低電平有效

我們所填寫的中斷父節(jié)點(diǎn)gpx1定義如下(該文件由三星廠家出廠定制好):

linux-3.14archarmbootdtsexynos4x12-pinctrl.dtsi

??gpx1:?gpx1?{
???gpio-controller;????????#gpio控制器
???#gpio-cells?=?<2>;??????#子節(jié)點(diǎn)有2個(gè)屬性

???interrupt-controller;??#中斷控制器
???interrupt-parent?=?<&gic>;????#父節(jié)點(diǎn)gic
???interrupts?=?<0?24?0>,?<0?25?0>,?<0?26?0>,?<0?27?0>,???#子節(jié)點(diǎn)屬性約束
?????????<0?28?0>,?<0?29?0>,?<0?30?0>,?<0?31?0>;
???#interrupt-cells?=?<2>;
??};

可見(jiàn)三星的exynos4412平臺(tái)中g(shù)px1，既可以做gpio控制器又可以做中斷控制器，而gpx1作為中斷控制器則路由到gic上。其中interrupts屬性說(shuō)明如下：

linux-3.14Documentationdevicetreebindingsarmgic.txt

Main?node?required?properties:

-?compatible?:?should?be?one?of:
?"arm,gic-400"
?"arm,cortex-a15-gic"
?"arm,cortex-a9-gic"
?"arm,cortex-a7-gic"
?"arm,arm11mp-gic"
-?interrupt-controller?:?Identifies?the?node?as?an?interrupt?controller
-?#interrupt-cells?:?Specifies?the?number?of?cells?needed?to?encode?an
??interrupt?source.??The?type?shall?be?a?<u32>?and?the?value?shall?be?3.

??The?1st?cell?is?the?interrupt?type;?0?for?SPI?interrupts,?1?for?PPI
??interrupts.

??The?2nd?cell?contains?the?interrupt?number?for?the?interrupt?type.
??SPI?interrupts?are?in?the?range?[0-987].??PPI?interrupts?are?in?the
??range?[0-15].

??The?3rd?cell?is?the?flags,?encoded?as?follows:
?bits[3:0]?trigger?type?and?level?flags.
??1?=?low-to-high?edge?triggered
??2?=?high-to-low?edge?triggered
??4?=?active?high?level-sensitive
??8?=?active?low?level-sensitive
?bits[15:8]?PPI?interrupt?cpu?mask.??Each?bit?corresponds?to?each?of
?the?8?possible?cpus?attached?to?the?GIC.??A?bit?set?to?'1'?indicated
?the?interrupt?is?wired?to?that?CPU.??Only?valid?for?PPI?interrupts.

翻譯總結(jié)：

interrupts?=?<0?24?0>

第1個(gè)0 表示該中斷是SPI類型中斷，如果是1表示PPI類型中斷24表示中斷號(hào)(通過(guò)查詢電路圖和datasheet獲得)第三個(gè)0表示中斷觸發(fā)方式

再?gòu)?qiáng)調(diào)一遍
不同的平臺(tái)gpio、中斷控制器管理可能不一樣，所以填寫方法可能會(huì)有差異，不可教條

六、驅(qū)動(dòng)提取設(shè)備樹信息方法

驅(qū)動(dòng)解析代碼與設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系如下，代碼與屬性用相同顏色框出：of開(kāi)頭的函數(shù)請(qǐng)參考《手把手教linux驅(qū)動(dòng)11-linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)統(tǒng)一模型》

七、編譯（ubuntu中操作）

驅(qū)動(dòng)編譯：

注意，內(nèi)核必須提前編譯好

設(shè)備樹編譯：

編譯設(shè)備樹命令，各個(gè)廠家的SDK都不盡相同，本例制作參考。

除此之外驅(qū)動(dòng)模塊文件、設(shè)備樹文件如何導(dǎo)入給開(kāi)發(fā)板，差別也比較大，本文不再給出步驟。

八、加載模塊(開(kāi)發(fā)板上操作)

加載模塊后執(zhí)行結(jié)果如下：

[root@peng?test]#?insmod?driver.ko?
[???26.880000]?hello_init?
[???26.880000]?match?ok?
[???26.880000]?mem_res1?:?[0x114000a0]??mem_res2:[0x139d0000]?
[???26.885000]?irq_res1?:?[168]??irq_res2:[169]?
[???26.890000]?mem_resp:[114000a0]
[???26.890000]?
[???26.895000]?phy_ref_freq:26000
[???26.900000]?suspend_poweroff?[true]
[???26.900000]?suspend_poweroff_test?[false]
[???26.900000]?
[???26.905000]?csm_gpios?:[231][232][233][234]
[???26.910000]?CTL0:[217]?CTL1:[218]?RST:[219]?CFG:[216]
[???26.915000]?bits_per_pixel:32
[???26.920000]?panel_name:lcd_rd_rm67295
[???26.925000]?refresh_en?[true]

其中打印的信息就是最終我們解析出的設(shè)備樹里的硬件信息，

我們就可以根據(jù)這些信息進(jìn)行相關(guān)資源申請(qǐng)、初始化。

同時(shí)設(shè)備樹中的信息，會(huì)以文件節(jié)點(diǎn)形式創(chuàng)建在一下目錄中：

完整代碼請(qǐng)關(guān)注公眾號(hào)：一口Linux，后臺(tái)回復(fù)設(shè)備樹dt