本节说明dtb怎么转换为设备节点device_node。事实上,每个设备节点都是一个结构体。
在讲解设备节点之前,我们先思考一个问题。
问:我们通过uboot将dtb文件放到内存的某块地方,不用担心这块内存被其他程序使用吗,这块内存在内核运行过程中不会被覆盖使用吗?
答:在前面讲解设备树文件时知道,可以在dts文件中通过memreserve指定要保留的内存空间的起始地址和大小,这样内核就不会去使用这块内存。
实际上,即使没有使用/memreserve/来设置保留内存,当内核启动时也会把dtb所占的区域保留下来。
函数调用过程如下:
start_kernel // init/main.c
setup_arch(&command_line); // arch/arm/kernel/setup.c
arm_memblock_init(mdesc); // arch/arm/kernel/setup.c
early_init_fdt_reserve_self();
/* Reserve the dtb region */
// 把DTB所占区域保留下来, 即调用: memblock_reserve
early_init_dt_reserve_memory_arch(__pa(initial_boot_params),
fdt_totalsize(initial_boot_params),
0);
early_init_fdt_scan_reserved_mem(); // 根据dtb中的memreserve信息, 调用memblock_reserve
首先还是start_kernel -> setup_arch,然后调用的是arm_memblock_init函数,传入的是对应的desc结构体。
然后,调用过程是:arm_memblock_init->early_init_fdt_reserve_self->early_init_dt_reserve_memory_arch。(FDT:Flattened Device Tree:扁平设备树)
early_init_dt_reserve_memory_arch函数传入dtb的起始地址(通过__pa将虚拟地址转换为物理地址)和大小,然后在early_init_dt_reserve_memory_arch函数中调用memblock_reserve函数,将这块区域保留下来。
之后,DTB文件将一直保存在内存中,以后可以随时使用DTB文件中的数据。
将DTB文件保留到内存中之后,就会处理dtb文件中的memreserve信息。
调用early_init_fdt_scan_reserved_mem函数,在该函数中会先获取dtb文件中的memreserve信息(fdt_get_mem_rsv),然后通过early_init_dt_reserve_memory_arch->memblock_reserve将内存保留下来。
总结一下,在arm_memblock_init函数中,分别有两个函数依次保留dtb文件所占的内存和dtb文件中memreserve所保留的内存。
内存保留的工作完成后,会调用unflatten_device_tree函数(start_kernel->setup_arch->unflatten_device_tree)。
unflatten的意思是扁平的,在dts文件中,有很多节点,需要将这些节点一一提取出来,构造出一颗树。
分析unflatten_device_tree函数前,先看两个结构体,device_node和properties。
首先是device_node结构体,定义如下:
struct device_node {
const char *name; // 来自节点中的name属性,如没有该属性,则设为"NULL"
const char *type; // 来自节点中的device_type属性,如果没有该属性,则设为"NULL"
phandle phandle;
const char *full_name; // 节点的名字,node-name[@unit-address],如led节点的full_name就是led
struct fwnode_handle fwnode;
struct property *properties; // 节点的属性
struct property *deadprops; /* removed properties */
struct device_node *parent; // 节点的父节点
struct device_node *child; // 节点的子节点
struct device_node *sibling; // 节点的兄弟节点(同级节点)
#if defined(CONFIG_OF_KOBJ)
struct kobject kobj;
#endif
unsigned long _flags;
void *data;
#if defined(CONFIG_SPARC)
const char *path_component_name;
unsigned int unique_id;
struct of_irq_controller *irq_trans;
#endif
};
在dts文件中,每一个大括号代表一个节点,根节点是一个大括号,根节点里面有很多子节点,这些子节点也是大括号。
在根节点中,memory节点,chosen节点,led节点,他们之间是兄弟节点,拥有同一个父节点--根节点。
在device_node结构体中,有struct device_node *parent,struct device_node *child,struct device_node *sibling,分别是父节点,子节点,兄弟节点,通过这三个成员,就可以构建一颗树。
device_node结构体中还有一个记录节点属性的成员struct property *properties,其定义如下:
struct property {
char *name; // 属性名字,指向dtb文件中的字符串
int length; // 属性值也就是value的长度
void *value; // 属性值, 指向dtb文件中value所在位置, 数据仍以big endian存储
struct property *next; // property指针,可以指向该节点的下一个属性
#if defined(CONFIG_OF_DYNAMIC) || defined(CONFIG_SPARC)
unsigned long _flags;
#endif
#if defined(CONFIG_OF_PROMTREE)
unsigned int unique_id;
#endif
#if defined(CONFIG_OF_KOBJ)
struct bin_attribute attr;
#endif
};
通过这两个结构体,可以比较容易的感受到dtb文件是怎么转换为device_node结构体的。
下面来构造一下jz2440.dts的设备树,下面是jz2440.dts的内容。
// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
* SAMSUNG SMDK2440 board device tree source
*
* Copyright (c) 2018 [email protected]
* dtc -I dtb -O dts -o jz2440.dts jz2440.dtb
*/
#define S3C2410_GPA(_nr) ((0<<16) + (_nr))
#define S3C2410_GPB(_nr) ((1<<16) + (_nr))
#define S3C2410_GPC(_nr) ((2<<16) + (_nr))
#define S3C2410_GPD(_nr) ((3<<16) + (_nr))
#define S3C2410_GPE(_nr) ((4<<16) + (_nr))
#define S3C2410_GPF(_nr) ((5<<16) + (_nr))
#define S3C2410_GPG(_nr) ((6<<16) + (_nr))
#define S3C2410_GPH(_nr) ((7<<16) + (_nr))
#define S3C2410_GPJ(_nr) ((8<<16) + (_nr))
#define S3C2410_GPK(_nr) ((9<<16) + (_nr))
#define S3C2410_GPL(_nr) ((10<<16) + (_nr))
#define S3C2410_GPM(_nr) ((11<<16) + (_nr))
/dts-v1/;
/memreserve/ 0x33f00000 0x100000;
/ {
model = "SMDK24440";
compatible = "samsung,smdk2440";
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
memory { /* /memory */
device_type = "memory";
reg = <0x30000000 0x4000000 0 4096>;
};
/*
cpus {
cpu {
compatible = "arm,arm926ej-s";
};
};
*/
chosen {
bootargs = "noinitrd root=/dev/mtdblock4 rw init=/linuxrc console=ttySAC0,115200";
};
led {
compatible = "jz2440_led";
pin = ;
};
};
首先是根节点,绘制根节点的节点图示如下:
memory节点如下:
chosen节点如下:
led节点如下:
memory节点,chosen节点,led节点,他们之间是兄弟节点(sibling)的关系,拥有一个共同的父节点(parent)——根节点。
在__unflatten_device_tree函数中,会两次调用unflatten_dt_nodes函数,第一次是计算需要设备树的内存大小,第二次才是填充建立这棵树。
建立设备树的时候,会依次获取设备节点,然后依次获取这个设备节点里面的属性,分配空间。
最终,就建立了一颗根节点为of_root的设备树。
函数的调用过程如下:
unflatten_device_tree(); // arch/arm/kernel/setup.c
__unflatten_device_tree(initial_boot_params, NULL, &of_root,
early_init_dt_alloc_memory_arch, false); // drivers/of/fdt.c
/* First pass, scan for size */
size = unflatten_dt_nodes(blob, NULL, dad, NULL);
/* Allocate memory for the expanded device tree */
mem = dt_alloc(size + 4, __alignof__(struct device_node));
/* Second pass, do actual unflattening */
unflatten_dt_nodes(blob, mem, dad, mynodes);
populate_node
np = unflatten_dt_alloc(mem, sizeof(struct device_node) + allocl,
__alignof__(struct device_node));
np->full_name = fn = ((char *)np) + sizeof(*np);
populate_properties
pp = unflatten_dt_alloc(mem, sizeof(struct property),
__alignof__(struct property));
pp->name = (char *)pname;
pp->length = sz;
pp->value = (__be32 *)val;
populate_node函数,当这个节点没有name属性和device_type属性的时候,该节点的name和type都为"
另外,从代码里面看,如果某个节点没有name属性的话,那么会根据这个节点自己的名字增加一个name属性。