Linux设备树学习(1)

1.什么是设备树？
描述设备树的文件叫做DTS，这个DTS文件采用树形结构描述板级设备，也就是开发板上的设备信息，比如CPU 数量、 内存基地址、 IIC 接口上接了哪些设备、 SPI 接口上接了哪些设备等等

==简而言之的概括一下，linux和设备树分开了，设备树包含的是描述板级硬件信息的内容，设备树的文件拓展名.dts 一个SOC可以有做出不同的板子，将板子的共同信息进行提提取得到通用文件，文件拓展名为.dtsi ==

2.DTS、 DTB 和 DTC
DTS 是设备树源码文件， DTB 是将DTS 编译以后得到的二进制文件。将.c 文件编译为.o 需要用到 gcc 编译器，那么将.dts 编译为.dtb 需要用到 DTC 工具！ DTC 工具源码在 Linux 内核的 scripts/dtc 目录下

基于ARM架构的SOC有很多种，一种SOC又可以制作出很多板子，每个板子都有一个对应的DTS文件，那么如何确定编译编译哪个DTS， arch/arm/boot/dts/Makefile，有如下内容：

381 dtb-$(CONFIG_SOC_IMX6UL) += \
382 imx6ul-14x14-ddr3-arm2.dtb \
383 imx6ul-14x14-ddr3-arm2-emmc.dtb \
......
400 dtb-$(CONFIG_SOC_IMX6ULL) += \
401 imx6ull-14x14-ddr3-arm2.dtb \
402 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-adc.dtb \
403 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-cs42888.dtb \
404 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-ecspi.dtb \
405 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-emmc.dtb \
406 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-epdc.dtb \
407 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-flexcan2.dtb \
408 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-gpmi-weim.dtb \
409 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-lcdif.dtb \
410 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-ldo.dtb \
411 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-qspi.dtb \
412 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-qspi-all.dtb \
413 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-tsc.dtb \
414 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-uart2.dtb \
415 imx6ull-14x14-ddr3-arm2-usb.dtb \

当选中 I.MX6ULL 这个 SOC 以后(CONFIG_SOC_IMX6ULL=y)，所有使用到I.MX6ULL 这个 SOC 的板子对应的.dts 文件都会被编译为.dtb。如果我们使用 I.MX6ULL 新做了一个板子，只需要新建一个此板子对应的.dts 文件，然后将对应的.dtb 文件名添加到 dtb-$(CONFIG_SOC_IMX6ULL)下，这样在编译设备树的时候就会将对应的.dts 编译为二进制的.dtb文件。

DTB语法

1.dtsi头文件

在.dts 设备树文件中，可以通过“#include”来引用.h、 .dtsi 和.dts 文件
一般.dtsi 文件用于描述 SOC 的内部外设信息，比如 CPU 架构、主频、外设寄存器地址范围，比如 UART、 IIC 等等。比如 imx6ull.dtsi 就是描述 I.MX6ULL 这颗 SOC 内部外设情况信息的，内容如下：
imx6ull.dtsi文件如下

10 #include <dt-bindings/clock/imx6ul-clock.h>
11 #include <dt-bindings/gpio/gpio.h>
12 #include <dt-bindings/interrupt-controller/arm-gic.h>
13 #include "imx6ull-pinfunc.h"
14 #include "imx6ull-pinfunc-snvs.h"
15 #include "skeleton.dtsi"
16
17 / {
18		aliases {
19 			can0 = &flexcan1;
			......
48 				};
49
50		cpus {
51 			#address-cells = <1>;
52 			#size-cells = <0>;
53
54 			cpu0: cpu@0 {
55 			compatible = "arm,cortex-a7";
56 			device_type = "cpu";
			......
89		 };
90 };

第54~89行就是cpu0这个设备节点信息，这个节点信息描述了I.MX6ULL 这颗 SOC 所使用的 CPU 信息，比如架构是 cortex-A7，频率支持 996MHz、 792MHz、528MHz、396MHz 和 198MHz 等等。

2.设备节点

设备树采用属性结构来描述包子上的设备信息的文件，每个设备都是一个节点，叫做设备节点
设备树模板如下：

1 / {
2 		aliases {
3 		can0 = &flexcan1;
4 	};
5 
6 		cpus {
7 			#address-cells = <1>;
8 			#size-cells = <0>;
9
10 		cpu0: cpu@0 {
11 			compatible = "arm,cortex-a7";
12 			device_type = "cpu";
13 			reg = <0>;
14 			};
15 		};
16
17 		intc: interrupt-controller@00a01000 {
18 			compatible = "arm,cortex-a7-gic";
19 			#interrupt-cells = <3>;
20 			interrupt-controller;
21 			reg = <0x00a01000 0x1000>,
22 				  <0x00a02000 0x100>;
23		 };
24 }

第1行：根节点
第2、6、17行：aliases、cpus和intc是三个子节点，命名格式为lable:node-name@unit-address,其中"node-name"是节点名字，“unit-address”一般表示设备的地址或寄存器首地址，如果某个节点没有地址或者寄存器的话“unit-address”可以不要,label的目的是为了方面访问节点，可以通过&label直接访问
第 10 行： cpu0 也是一个节点，只是 cpu0 是 cpus 的子节点。

每个节点都有不同属性，不同的属性又有不同的内容，属性都是键值对，值可以为空或任意的字节流。设备树源码中常用的几种数据形式如下：
①、字符串
compatible = "arm,cortex-a7";
上述代码设置 compatible 属性的值为字符串“arm,cortex-a7”。
②、 32 位无符号整数
reg = <0>;
上述代码设置 reg 属性的值为 0， reg 的值也可以设置为一组值，比如：
reg = <0 0x123456 100>;
③、字符串列表
属性值也可以为字符串列表，字符串和字符串之间采用“,”隔开，如下所示：
compatible = "fsl,imx6ull-gpmi-nand", "fsl, imx6ul-gpmi-nand";
上述代码设置属性 compatible 的值为“fsl,imx6ull-gpmi-nand”和“fsl, imx6ul-gpmi-nand”。

3.标准属性

除了用户定义的属性之外，有很多属性是标准属性，几个常用的标准属性如下：

** 1、compatible属性**
compatible 属性也叫做“兼容性”属性，这是非常重要的一个属性！ compatible 属性的值是一个字符串列表， compatible 属性用于将设备和驱动绑定起来。字符串列表用于选择设备所要使用的驱动程序， compatible 属性的值格式如下所示：
"manufacturer,model"
其中 manufacturer 表示厂商， model 一般是模块对应的驱动名字。比如 imx6ull-alientekemmc.dts 中 sound 节点是I.MX6U-ALPHA 开发板的音频设备节点， I.MX6U-ALPHA 开发板上的音频芯片采用的欧胜(WOLFSON)出品的 WM8960，sound 节点的 compatible 属性值如下：
compatible = "fsl,imx6ul-evk-wm8960","fsl,imx-audio-wm8960";
属性值有两个，分别为“fsl,imx6ul-evk-wm8960”和“fsl,imx-audio-wm8960”，其中“fsl”表示厂商是飞思卡尔，“imx6ul-evk-wm8960”和“imx-audio-wm8960”表示驱动模块名字。 sound这个设备首先使用第一个兼容值在 Linux 内核里面查找，看看能不能找到与之匹配的驱动文件，如果没有找到的话就使用第二个兼容值查。
一般驱动程序文件都会有一个 OF 匹配表，此 OF 匹配表保存着一些 compatible 值，如果设备节点的 compatible 属性值和 OF 匹配表中的任何一个值相等，那么就表示设备可以使用这个驱动。

2、model 属性
model 属性值也是一个字符串，一般 model 属性描述设备模块信息，比如名字什么的，比如：
model = "wm8960-audio";

3、status 属性
status 属性看名字就知道是和设备状态有关的， status 属性值也是字符串，字符串是设备的状态信息

值	描述
“okay”	表明设备是可操作的
“disabled”	表明设备当前是不可操作的，但是在未来可以变为可操作的
“fail”	表明设备不可操作
“fail-sss”	含义和fail相同，后面的sss部分是检测到的错误

4、#address-cells 和#size-cells 属性
这两个属性的值都是无符号 32 位整形， #address-cells 和#size-cells 这两个属性可以用在任何拥有子节点的设备中，用于描述子节点的地址信息。
#address-cells ：属性值决定了子节点 reg 属性中地址信息所占用的字长(32 位)
#size-cells： 属性值决定了子节点 reg 属性中长度信息所占的字长
reg =
每个“address length”组合表示一个地址范围，其中 address 是起始地址， length 是地址长度， #address-cells 表明 address 这个数据所占用的字长， #size-cells 表明 length 这个数据所占用的字长

5、reg属性
reg 属性的值一般是(address， length)对。 reg 属性一般用于描述设备地址空间资源信息，一般都是某个外设的寄存器地址范围信息

6、ranges 属性
ranges属性值可以为空或者按照(child-bus-address,parent-bus-address,length)格式编写的数字矩阵， ranges 是一个地址映射/转换表， ranges 属性每个项目由子地址、父地址和地址空间长度这三部分组成：
child-bus-address：子总线地址空间的物理地址，由父节点的#address-cells 确定此物理地址所占用的字长。
parent-bus-address： 父总线地址空间的物理地址，同样由父节点的#address-cells 确定此物理地址所占用的字长。
length： 子地址空间的长度，由父节点的#size-cells 确定此地址长度所占用的字长。
如果 ranges 属性值为空值，说明子地址空间和父地址空间完全相同，不需要进行地址转换

4.根节点 compatible 属性

每个节点都有 compatible 属性，根节点“/”也不例外，根节点compatible有两个值：
compatible = "fsl,imx6ull-14x14-evk", "fsl,imx6ull";

设备节点的 compatible 属性值是为了匹配 Linux 内核中的驱动程序，那么根节点中的 compatible属性是为了做什么工作的？ 通过根节点的 compatible 属性可以知道我们所使用的设备，一般第一个值描述了所使用的硬件设备名字，比如这里使用的是“imx6ull-14x14-evk”这个设备，第二个值描述了设备所使用的 SOC，比如这里使用的是“imx6ull”这颗 SOC。 Linux 内核会通过根节点的 compoatible 属性查看是否支持此设备，如果支持的话设备就会启动 Linux 内核