【设备树笔记整理5】u-boot对设备树的支持

1 传递dtb给内核 : r2

1.1 u-boot中内核启动命令:

bootm                             // 无设备树,bootm 0x30007FC0
bootm      // 有设备树
   
比如 :
nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel;     // 读内核uImage到内存0x30007FC0
nand read.jffs2 32000000 device_tree;  // 读dtb到内存32000000
bootm 0x30007FC0 - 0x32000000          // 启动, 没有initrd时对应参数写为"-"

1.2 bootm命令怎么把dtb_addr写入r2寄存器传给内核

ARM程序调用规则(ATPCS)

c_function(p0, p1, p2) // p0 => r0, p1 => r1, p2 => r2
      
定义函数指针 the_kernel, 指向内核的启动地址,
然后执行: the_kernel(0, machine_id, 0x32000000);

1.3 dtb_addr 可以随便选吗

（1）不要破坏u-boot本身

（2）不要挡内核的路: 内核本身的空间不能占用, 内核要用到的内存区域也不能占用，内核启动时一般会在它所处位置的下边放置页表, 这块空间(一般是0x4000即16K字节)不能被占用。

1.4 示例：

JZ2440内存使用情况:

                   ------------------------------
  0x33f80000       ->|    u-boot                  |
                     ------------------------------
                     |    u-boot所使用的内存(栈等)|
                     ------------------------------
                     |                            |
                     |                            |
                     |        空闲区域            |
                     |                            |
                     |                            |
                     |                            |
                     |                            |
                     ------------------------------
  0x30008000       ->|      zImage                |
                     ------------------------------  uImage = 64字节的头部+zImage
  0x30007FC0       ->|      uImage头部            |
                     ------------------------------
  0x30004000       ->|      内核创建的页表        |  head.S
                     ------------------------------
                     |                            |
                     |                            |
              -----> ------------------------------
              |
              |
              --- (内存基址 0x30000000)

命令示例

（1）可以启动:

nand read.jffs2 30000000 device_tree
nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel
bootm 0x30007FC0 - 30000000

（2）不可以启动: 内核启动时会使用0x30004000的内存来存放页表，dtb会被破坏

nand read.jffs2 30004000 device_tree
nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel
bootm 0x30007FC0 - 30004000

2 dtb的修改原理 

2.1 修改属性的值

假设：老值: len，新值: newlen (且newlen > len)

（1）把原属性val所占空间从len字节扩展为newlen字节，然后把老值之后的所有内容向后移动(newlen - len)字节。

（2）把新值写入val所占的newlen字节空间

（3）修改dtb头部信息中structure block的长度: size_dt_struct

（4）修改dtb头部信息中string block的偏移值: off_dt_strings

（5）修改dtb头部信息中的总长度: totalsize

2.2 添加一个全新的属性

（1）如果在string block中没有这个属性的名字，就在string block尾部添加一个新字符串: 属性的名。并且修改dtb头部信息中string block的长度: size_dt_strings。同时还要修改dtb头部信息中的总长度: totalsize。

（2）找到属性所在节点, 在节点尾部扩展一块空间, 内容及长度为: 

   TAG      // 4字节, 对应0x00000003
   len      // 4字节, 表示属性的val的长度
   nameoff  // 4字节, 表示属性名的offset
   val      // len字节, 用来存放val

（3）修改dtb头部信息中structure block的长度: size_dt_struct

（4）修改dtb头部信息中string block的偏移值: off_dt_strings

（5）修改dtb头部信息中的总长度: totalsize

2.3 fdt命令调用过程

可以从u-boot官网源码下载一个比较新的u-boot, 查看它的cmd/fdt.c

源码地址：ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/

fdt命令调用过程:
    fdt set      [] 

(1) 根据path找到节点
(2) 根据val确定新值长度newlen, 并把val转换为字节流
(3) fdt_setprop
        ① fdt_setprop_placeholder       // 为新值在DTB中腾出位置
                 fdt_get_property_w  // 得到老值的长度 oldlen
                 fdt_splice_struct_  // 腾空间
                        fdt_splice_  // 使用memmove移动DTB数据, 移动(newlen-oldlen)
                        fdt_set_size_dt_struct  // 修改DTB头部, size_dt_struct
                        fdt_set_off_dt_strings  // 修改DTB头部, off_dt_strings
                        
        ② memcpy(prop_data, val, len);  // 在DTB中存入新值

3 dtb的修改命令fdt移植 

        我们仍然使用u-boot 1.1.6，在这个版本上我们实现了很多功能：usb下载，菜单操作，网卡永远使能等，不忍丢弃。需要在里面添加fdc命令命令，这个命令可以用来查看、修改dtb。

        从u-boot官网下载最新的源码，把里面的 cmd/fdt.c移植过来。u-boot官网源码：ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/

        最终的补丁存放在如下目录: doc_and_sources_for_device_tree\source_and_images\u-boot\u-boot-1.1.6_device_tree_for_jz2440_add_fdt_20181022.patch

        补丁使用方法:

export  PATH=PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/work/system/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabi/bin
tar xjf u-boot-1.1.6.tar.bz2                                                // 解压
cd u-boot-1.1.6                  
patch -p1 < ../u-boot-1.1.6_device_tree_for_jz2440_add_fdt_20181022.patch   // 打补丁
make 100ask24x0_config                                                      // 配置
make           

3.1 移植fdt命令

3.1.1 先把代码移过去, 修改Makefile来编译

（1）u-boot-2018.11-rc2\lib\libfdt，主要用这个目录，它里面的大部分文件是直接包含scripts\dtc\libfdt中的同名文件，只有2个文件是自己的版本。u-boot-2018.11-rc2\scripts\dtc\libfdt

（3）把新u-boot中cmd/fdt.c重命名为cmd_fdt.c，和 lib/libfdt/* 一起复制到老u-boot的common/fdt目录

（4）修改老u-boot/Makefile，添加一行：LIBS += common/fdt/libfdt.a

（5）修改老u-boot/common/fdt/Makefile，仿照 drivers/nand/Makefile来修改

3.1.2 根据编译的错误信息修改源码

移植时常见问题：

（1）No such file or directory:

 #include "xxx.h"  // 是在当前目录下查找xxx.h
 #include   // 是在指定目录下查找xxx.h, 哪些指定目录呢?
                   // 编译文件时可以用"-I"选项指定头文件目录, 
                   // 比如: arm-linux-gcc -I  -c -o ....
                   // 对于u-boot来说, 一般就是源码的 include目录

解决方法：确定头文件在哪，把它移到include目录或是源码的当前目录

（2）xxx undeclared：宏，变量，函数未声明/未定义

• 对于宏, 去定义它；
• 对于变量, 去定义它或是声明为外部变量；
• 对于函数, 去实现它或是声明为外部函数；

（3）上述2个错误是编译时出现的，当一切都没问题时，最后就是链接程序，这时常出现：undefined reference to `xxx'，这表示代码里用到了xxx函数，但是这个函数没有实现

解决方法：去实现它，或是找到它所在文件，把这文件加入工程

3.2 fdt命令使用示例

nand read.jffs2 32000000 device_tree  // 从flash读出dtb文件到内存(0x32000000)
fdt addr 32000000                     // 告诉fdt, dtb文件在哪
fdt print /led pin                    // 打印/led节点的pin属性
fdt get value XXX /led pin            // 读取/led节点的pin属性, 并且赋给环境变量XXX
print XXX                             // 打印环境变量XXX的值
fdt set /led pin <0x00050005>         // 设置/led节点的pin属性
fdt print /led pin                    // 打印/led节点的pin属性
nand erase device_tree                // 擦除flash分区
nand write.jffs2 32000000 device_tree // 把修改后的dtb文件写入flash分区