Linux设备树详解(二)文件构成

设备树就是描述单板资源以及设备的一种文本文件。至于出现的原因，基本的语法和使用方法，上一章节做了基本的介绍。本篇文章主要是更深层次的探讨设备文件的构成。

1. devie tree的编译

Device Tree文件的格式为dts，包含的头文件格式为dtsi，dts文件是一种人可以看懂的编码格式。但是uboot和linux不能直接识别，他们只能识别二进制文件，所以需要把dts文件编译成dtb文件。dtb文件是一种可以被kernel和uboot识别的二进制文件。把dts编译成dtb文件的工具是dtc。Linux源码目录下scripts/dtc目录包含dtc工具的源码。在Linux的scripts/dtc目录下除了提供dtc工具外，也可以自己安装dtc工具，linux下执行：sudo apt-get install device-tree-compiler安装dtc工具。其中还提供了一个fdtdump的工具，可以反编译dtb文件
dtc工具的使用方法是：

dtc –I dts –O dtb –oxxx.dtb xxx.dts

dts和dtb文件的转换如图1所示

2. Device Tree头信息

本章我们将采用实例解析一个dtb文件，看看其原理是什么样的？
fdtdump工具使用，Linux终端执行ftddump –h，输出以下信息：

review@ubuntu:~/02_dtb$ fdtdump --h
Usage: fdtdump [options] <file>

Options: -[dshV]
  -d, --debug   Dump debug information while decoding the file
  -s, --scan    Scan for an embedded fdt in file
  -h, --help    Print this help and exit
  -V, --version Print version and exit

本文采用 jz2440.dtb文件为例说明fdtdump工具的使用。Linux终端执行fdtdump

review@ubuntu:~/02_dtb$ fdtdump -d -s jz2440.dtb 
jz2440.dtb: found fdt at offset 0
/dts-v1/;
// magic:               0xd00dfeed
// totalsize:           0x1d1 (465)
// off_dt_struct:       0x48
// off_dt_strings:      0x188
// off_mem_rsvmap:      0x28
// version:             17
// last_comp_version:   16
// boot_cpuid_phys:     0x0
// size_dt_strings:     0x49
// size_dt_struct:      0x140

以上信息便是Device Tree文件头信息，存储在dtb文件的开头部分。在Linux内核中使用struct fdt_header结构体描述。struct fdt_header结构体定义在scripts\dtc\libfdt\fdt.h文件中

struct  fdt_header  {
   fdt32_t  magic;             /* magic word FDT_MAGIC */
   fdt32_t  totalsize;         /* total size of DT block */
   fdt32_t  off_dt_struct;        /* offset to  structure */
   fdt32_t  off_dt_strings;       /* offset to  strings */
   fdt32_t  off_mem_rsvmap;       /* offset to  memory reserve map */
   fdt32_t  version;               /* format version */
   fdt32_t  last_comp_version;    /* last compatible  version */

   /*  version 2 fields below */
   fdt32_t  boot_cpuid_phys;   /* Which physical CPU  id we're booting on */
   /*  version 3 fields below */
   fdt32_t  size_dt_strings;   /* size of the  strings block */

   /*  version 17 fields below */
   fdt32_t  size_dt_struct;       /* size of the  structure block */
};
/memreserve/ 33f00000 100000;
// 0048: tag: 0x00000001 (FDT_BEGIN_NODE)
/ {
// 0050: tag: 0x00000003 (FDT_PROP)
// 0188: string: model
// 005c: value
   model = "SMDK24440";
// 0068: tag: 0x00000003 (FDT_PROP)
// 018e: string: compatible
// 0074: value
   compatible = "samsung,smdk2440";
// 0088: tag: 0x00000003 (FDT_PROP)
// 0199: string: #address-cells
// 0094: value
   #address-cells = <0x00000001>;
// 0098: tag: 0x00000003 (FDT_PROP)
// 01a8: string: #size-cells
// 00a4: value
   #size-cells = <0x00000001>;
// 00a8: tag: 0x00000001 (FDT_BEGIN_NODE)
   memory {
// 00b4: tag: 0x00000003 (FDT_PROP)
// 01b4: string: device_type
// 00c0: value
       device_type = "memory";
// 00c8: tag: 0x00000003 (FDT_PROP)
// 01c0: string: reg
// 00d4: value
       reg = <0x30000000 0x00000002 0x00000003 0x69747264>;
// 00e4: tag: 0x00000002 (FDT_END_NODE)
   };
// 00e8: tag: 0x00000001 (FDT_BEGIN_NODE)
   chosen {
// 00f4: tag: 0x00000003 (FDT_PROP)
// 01c4: string: bootargs
// 0100: value
       bootargs = "noinitrd root=/dev/mtdblock4 rw init=/linuxrc console=ttySAC0,115200";
// 0148: tag: 0x00000002 (FDT_END_NODE)
   };
// 014c: tag: 0x00000001 (FDT_BEGIN_NODE)
   led {
// 0154: tag: 0x00000003 (FDT_PROP)
// 018e: string: compatible
// 0160: value
       compatible = "jz2440_led";
// 016c: tag: 0x00000003 (FDT_PROP)
// 01cd: string: pin
// 0178: value
       pin = <0x00050005>;
// 017c: tag: 0x00000002 (FDT_END_NODE)
   };
// 0180: tag: 0x00000002 (FDT_END_NODE)
};

fdtdump工具的输出信息即是以上结构中每一个成员的值，struct fdt_header结构体包含了Device Tree的私有信息，并且Device Tree的文件是以大端模式储存。并且，头部信息和fdtdump的输出信息一致。

3. Device Tree文件结构

DTB文件布局如下:

可以看出整个DTB分为四个部分:struct ftd_header、memory reservation block、structure block、strings block；

1. struct ftd_header:用来表明各个分部的偏移地址，整个文件的大小，版本号等；
2. memory reservation block：在设备树中使用/memreserve/ 定义的保留内存信息；
3. structure block：保存节点的信息，节点的结构；
4. strings block：保存属性的名字，单独作为字符串保存；

3.1 DTB header

对于DTB header，其各个含义定义如下：

header field name	description
magic	用来识别DTB的。通过这个magic，kernel可以确定bootloader传递的参数block是一个DTB还是tag list
totalsize	DTB的total size
off_dt_struct	device tree structure block的offset
off_dt_strings	device tree strings block的offset
off_mem_rsvmap	offset to memory reserve map。有些系统，我们也许会保留一些memory有特殊用途（例如DTB或者initrd image），或者在有些DSP+ARM的SOC platform上，有写memory被保留用于ARM和DSP进行信息交互。这些保留内存不会进入内存管理系统
version	该DTB的版本
last_comp_version	兼容版本信息
boot_cpuid_phys	我们在哪一个CPU（用ID标识）上booting
dt_strings_size	device tree strings block的size。和off_dt_strings一起确定了strings block在内存中的位置
dt_struct_size	device tree structure block的size。和off_dt_struct一起确定了device tree structure block在内存中的位置