查看“第五课. 中断系统中的设备树”的源代码


本套视频面向这些学员：
1. 有Linux驱动开发基础的人, 可以挑感兴趣的章节观看
2. 没有Linux驱动开发基础但是愿意学习的人,请按顺序全部观看,
   我会以比较简单的LED驱动为例讲解
3. 完全没有Linux驱动知识，又不想深入学习的人, 比如应用开发人员，不得已要改改驱动, 
   等全部录完后，我会更新本文档，那时再列出您需要观看的章节。

第一课．设备树的引入与体验
第01节_字符设备驱动程序的三种写法
a. 驱动程序编写有3种方法：传统方法、使用总线设备驱动模型、使用设备树
b. 这3种方法也核心都是一样的: 分配、设置、注册 file_operations结构体
   这个结构体中有.open, .read, .write, .ioctl等成员
   驱动程序要实现这些成员，在这些成员函数中操作硬件
c. 这3种方法的差别在于：如何指定硬件资源，比如如何指定LED引脚是哪个      
c.1 传统方法: 在驱动程序代码中写死硬件资源, 代码简单/不易扩展
c.2 总线设备驱动模型: 把驱动程序分为两部分(platform_driver, platform_device)
    在platform_device中指定硬件资源,
	在platform_driver中分配/设置/注册 file_operations结构体, 并从platform_device获得硬件资源
	
	特点：
	易于扩展，但是有很多冗余代码(每种配置都对应一个platform_device结构体), 
	硬件有变动时需要重新编译内核或驱动程序。
	
c.3 使用设备树指定硬件资源: 驱动程序也分为两部分(platform_driver, 设备树*.dts)
    在设备树*.dts中指定硬件资源, dts被编译为dtb文件, 在启动单板时会将dtb文件传给内核,
	内核根据dtb文件分配/设置/注册多个platform_device
	
	platform_driver的编写方法跟"总线设备驱动模型"一样。
	
	特点：
	易于扩展，没有冗余代码
	硬件有变动时不需要重新编译内核或驱动程序，只需要提供不一样的dtb文件
	
	注: dts  - device tree source  // 设备树源文件
	    dtb  - device tree blob    // 设备树二进制文件, 由dts编译得来
		blob - binary large object
	
	

第02节_字符设备驱动的传统写法
a. 分配file_operations结构体
b. 设置file_operations结构体
   该结构体中有.open,.read,.write等成员,
   在这些成员函数中去操作硬件
c. 注册file_operations结构体:
   register_chrdev(major, name, &fops)
d. 入口函数: 调用register_chrdev
e. 出口函数: 调用unregister_chrdev


第03节_字符设备驱动的编译测试

第04节_总线设备驱动模型
a. 驱动程序分为platform_device和platform_driver两部分
   platform_device : 指定硬件资源
   platform_driver : 根据与之匹配的platform_device获得硬件资源, 并分配/设置/注册file_operations
b. 如何确定platform_device和platform_driver是否匹配?
b.1 platform_device含有name
b.2 platform_driver.id_table"可能"指向一个数组, 每个数组项都有name, 表示该platform_driver所能支持的platform_device
b.3  platform_driver.driver含有name, 表示该platform_driver所能支持的platform_device
b.4 优先比较b.1, b.2两者的name, 若相同则表示互相匹配
b.5 如果platform_driver.id_table为NULL, 则比较b.1, b.3两者的name, 若相同则表示互相匹配

总线设备驱动模型只是一个编程技巧, 它把驱动程序分为"硬件相关的部分"、"变化不大的驱动程序本身", 
这个技巧并不是驱动程序的核心, 
核心仍然是"分配/设置/注册file_operations"

第05节_使用设备树时对应的驱动编程
a. 使用"总线设备驱动模型"编写的驱动程序分为platform_device和platform_driver两部分
   platform_device : 指定硬件资源, 来自.c文件
   platform_driver : 根据与之匹配的platform_device获得硬件资源, 并分配/设置/注册file_operations
b. 实际上platform_device也可以来自设备树文件.dts
   dts文件被编译为dtb文件, 
   dtb文件会传给内核, 
   内核会解析dtb文件, 构造出一系列的device_node结构体,
   device_node结构体会转换为platform_device结构体

   所以: 我们可以在dts文件中指定资源, 不再需要在.c文件中设置platform_device结构体
   
c. "来自dts的platform_device结构体" 与 "我们写的platform_driver" 的匹配过程:
    "来自dts的platform_device结构体"里面有成员".dev.of_node", 它里面含有各种属性, 比如 compatible, reg, pin
	"我们写的platform_driver"里面有成员".driver.of_match_table", 它表示能支持哪些来自于dts的platform_device
	
	如果"of_node中的compatible" 跟 "of_match_table中的compatible" 一致, 就表示匹配成功, 则调用 platform_driver中的probe函数;
	在probe函数中, 可以继续从of_node中获得各种属性来确定硬件资源

第06节_只想使用不想深入研究怎么办

这是无水之源、无根之木, 
只能寄希望于写驱动程序的人: 提供了文档/示例/程序写得好适配性强

一个写得好的驱动程序, 它会尽量确定所用资源, 
只把不能确定的资源留给设备树, 让设备树来指定。

根据原理图确定"驱动程序无法确定的硬件资源", 再在设备树文件中填写对应内容
那么, 所填写内容的格式是什么? 

a. 看文档: 内核 Documentation/devicetree/bindings/
b. 参考同类型单板的设备树文件
c. 网上搜索
d. 实在没办法时, 只能去研究驱动源码


第二课. 设备树的规范(dts和dtb)
第01节_DTS格式
(1) 语法:
Devicetree node格式:
[label:] node-name[@unit-address] {
	[properties definitions]
	[child nodes]
};

Property格式1:
[label:] property-name = value;

Property格式2(没有值):
[label:] property-name;

Property取值只有3种: 
arrays of cells(1个或多个32位数据, 64位数据使用2个32位数据表示), 
string(字符串), 
bytestring(1个或多个字节)

示例: 
a. Arrays of cells : cell就是一个32位的数据
interrupts = <17 0xc>;

b. 64bit数据使用2个cell来表示:
clock-frequency = <0x00000001 0x00000000>;

c. A null-terminated string (有结束符的字符串):
compatible = "simple-bus";

d. A bytestring(字节序列) :
local-mac-address = [00 00 12 34 56 78];  // 每个byte使用2个16进制数来表示
local-mac-address = [000012345678];       // 每个byte使用2个16进制数来表示

e. 可以是各种值的组合, 用逗号隔开:
compatible = "ns16550", "ns8250";
example = <0xf00f0000 19>, "a strange property format";


(2) 
DTS文件布局(layout):
/dts-v1/;
[memory reservations]    // 格式为: /memreserve/ <address> <length>;
/ {
	[property definitions]
	[child nodes]
};

(3) 特殊的、默认的属性:
a. 根节点:
#address-cells   // 在它的子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述地址(address)
#size-cells      // 在它的子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述大小(size)
compatible       // 定义一系列的字符串, 用来指定内核中哪个machine_desc可以支持本设备
                 // 即这个板子兼容哪些平台	
                 // uImage : smdk2410 smdk2440 mini2440		==> machine_desc		 
				 
model            // 咱这个板子是什么
                 // 比如有2款板子配置基本一致, 它们的compatible是一样的
				 // 那么就通过model来分辨这2款板子

b. /memory
device_type = "memory";
reg             // 用来指定内存的地址、大小

c. /chosen
bootargs        // 内核command line参数, 跟u-boot中设置的bootargs作用一样

d. /cpus
/cpus结点下有1个或多个cpu子结点, cpu子结点中用reg属性用来标明自己是哪一个cpu
所以 /cpus 中有以下2个属性:
#address-cells   // 在它的子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述地址(address)

#size-cells      // 在它的子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述大小(size)
                 // 必须设置为0


e. /cpus/cpu*
device_type = "cpu";
reg             // 表明自己是哪一个cpu

(4) 引用其他节点:
a. phandle : // 节点中的phandle属性, 它的取值必须是唯一的(不要跟其他的phandle值一样)

pic@10000000 {
	phandle = <1>;
	interrupt-controller;
};

another-device-node {
	interrupt-parent = <1>;   // 使用phandle值为1来引用上述节点
};

b. label:

PIC: pic@10000000 {
	interrupt-controller;
};

another-device-node {
	interrupt-parent = <&PIC>;   // 使用label来引用上述节点, 
	                             // 使用lable时实际上也是使用phandle来引用, 
								 // 在编译dts文件为dtb文件时, 编译器dtc会在dtb中插入phandle属性
};


官方文档:
https://www.devicetree.org/specifications/

第02节_DTB格式
官方文档:
https://www.devicetree.org/specifications/

内核文档:
Documentation/devicetree/booting-without-of.txt

DTB文件布局:
             ------------------------------
     base -> |  struct boot_param_header  |
             ------------------------------
             |      (alignment gap) (*)   |
             ------------------------------
             |      memory reserve map    |
             ------------------------------
             |      (alignment gap)       |
             ------------------------------
             |                            |
             |    device-tree structure   |
             |                            |
             ------------------------------
             |      (alignment gap)       |
             ------------------------------
             |                            |
             |     device-tree strings    |
             |                            |
      -----> ------------------------------
      |
      |
      --- (base + totalsize)


第三课. 内核对设备树的处理
Linux uses DT data for three major purposes:
1) platform identification,
2) runtime configuration, and
3) device population.

第01节_从源头分析_内核head.S对dtb的简单处理

bootloader启动内核时,会设置r0,r1,r2三个寄存器,
r0一般设置为0;
r1一般设置为machine id (在使用设备树时该参数没有被使用); 
r2一般设置ATAGS或DTB的开始地址

bootloader给内核传递的参数时有2种方法：
ATAGS 或 DTB

对于ATAGS传参方法, 可以参考我们的"毕业班视频-自己写bootloader"
   从www.100ask.net下载页面打开百度网盘,
   打开如下目录:
        100ask分享的所有文件
            006_u-boot_内核_根文件系统(新1期_2期间的衔接)
				视频
					第002课_从0写bootloader_更深刻理解bootloader



a. __lookup_processor_type : 使用汇编指令读取CPU ID, 根据该ID找到对应的proc_info_list结构体(里面含有这类CPU的初始化函数、信息)
b. __vet_atags             : 判断是否存在可用的ATAGS或DTB
c. __create_page_tables    : 创建页表, 即创建虚拟地址和物理地址的映射关系
d. __enable_mmu            : 使能MMU, 以后就要使用虚拟地址了
e. __mmap_switched         : 上述函数里将会调用__mmap_switched
f. 把bootloader传入的r2参数, 保存到变量__atags_pointer中
g. 调用C函数start_kernel

head.S/head-common.S  : 
把bootloader传来的r1值, 赋给了C变量: __machine_arch_type
把bootloader传来的r2值, 赋给了C变量: __atags_pointer     // dtb首地址

第02节_对设备树中平台信息的处理(选择machine_desc)
a. 设备树根结点的compatible属性列出了一系列的字符串,
   表示它兼容的单板名,
   从"最兼容"到次之

b. 内核中有多个machine_desc,
   其中有dt_compat成员, 它指向一个字符串数组, 里面表示该machine_desc支持哪些单板

c. 使用compatile属性的值, 
   跟
   每一个machine_desc.dt_compat
   比较,
   成绩为"吻合的compatile属性值的位置",
   
   成绩越低越匹配, 对应的machine_desc即被选中
   
   
函数调用过程:
start_kernel // init/main.c
	setup_arch(&command_line);  // arch/arm/kernel/setup.c
		mdesc = setup_machine_fdt(__atags_pointer);  // arch/arm/kernel/devtree.c
					early_init_dt_verify(phys_to_virt(dt_phys)  // 判断是否有效的dtb, drivers/of/ftd.c
									initial_boot_params = params;
					mdesc = of_flat_dt_match_machine(mdesc_best, arch_get_next_mach);  // 找到最匹配的machine_desc, drivers/of/ftd.c
									while ((data = get_next_compat(&compat))) {
										score = of_flat_dt_match(dt_root, compat);
										if (score > 0 && score < best_score) {
											best_data = data;
											best_score = score;
										}
									}
					
		machine_desc = mdesc;

		
		
第03节_对设备树中运行时配置信息的处理
第04节_dtb转换为device_node(unflatten)
第05节_device_node转换为platform_device
第06节_platform_device跟platform_driver的匹配





第四课. u-boot对设备树的支持
第五课. 示例1: 在s3c2440上使用设备树
			修改u-boot
			修改内核
第六课. 示例2: 在LCD驱动中使用设备树










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