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− | | + | [[File:第01节_中断概念引入与处理流程.jpg|400px]] |
− | 本套视频面向这些学员:
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− | 1. 有Linux驱动开发基础的人, 可以挑感兴趣的章节观看
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− | 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,
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− | 我会以比较简单的LED驱动为例讲解
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− | 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,
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− | 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。
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− | 第一课.设备树的引入与体验
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− | 第01节_字符设备驱动程序的三种写法
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− | 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
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− | 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
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− | 这个结构体中有.open, .read, .write, .ioctl等成员
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− | 驱动程序要实现这些成员,在这些成员函数中操作硬件
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− | 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
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− | 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
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− | c.2 总线设备驱动模型: 把驱动程序分为两部分(platform_driver, platform_device)
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− | 在platform_device中指定硬件资源,
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− | 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
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− | 特点:
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− | 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),
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− | 硬件有变动时需要重新编译内核或驱动程序。
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− | 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)
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− | 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,
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− | 内核根据dtb文件分配/设置/注册多个platform_device
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− | platform_driver的编写方法跟"总线设备驱动模型"一样。
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− | 特点:
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− | 易于扩展,没有冗余代码
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− | 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
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− | 注: dts - device tree source // 设备树源文件
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− | dtb - device tree blob // 设备树二进制文件, 由dts编译得来
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− | blob - binary large object
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− | 第02节_字符设备驱动的传统写法
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− | a. 分配file_operations结构体
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− | b. 设置file_operations结构体
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− | 该结构体中有.open,.read,.write等成员,
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− | 在这些成员函数中去操作硬件
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− | c. 注册file_operations结构体:
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− | register_chrdev(major, name, &fops)
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− | d. 入口函数: 调用register_chrdev
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− | e. 出口函数: 调用unregister_chrdev
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− | 第03节_字符设备驱动的编译测试
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− | 第04节_总线设备驱动模型
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− | a. 驱动程序分为platform_device和platform_driver两部分
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− | platform_device : 指定硬件资源
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− | 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
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− | b. 如何确定platform_device和platform_driver是否匹配?
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− | b.1 platform_device含有name
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− | 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
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− | b.3 platform_driver.driver含有name, 表示该platform_driver所能支持的platform_device
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− | b.4 优先比较b.1, b.2两者的name, 若相同则表示互相匹配
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− | 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
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− | 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",
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− | 这个技巧并不是驱动程序的核心,
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− | 核心仍然是"分配/设置/注册file_operations"
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− | 第05节_使用设备树时对应的驱动编程
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− | 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
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− | platform_device : 指定硬件资源, 来自.c文件
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− | 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
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− | b. 实际上platform_device也可以来自设备树文件.dts
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− | dts文件被编译为dtb文件,
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− | dtb文件会传给内核,
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− | 内核会解析dtb文件, 构造出一系列的device_node结构体,
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− | device_node结构体会转换为platform_device结构体
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− | 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
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− | c. "来自dts的platform_device结构体" 与 "我们写的platform_driver" 的匹配过程:
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− | "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
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− | "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
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− | 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;
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− | 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
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− | 第06节_只想使用不想深入研究怎么办
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− | 这是无水之源、无根之木,
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− | 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
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− | 一个写得好的驱动程序, 它会尽量确定所用资源,
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− | 只把不能确定的资源留给设备树, 让设备树来指定。
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− | 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
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− | 那么, 所填写内容的格式是什么?
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− | a. 看文档: 内核 Documentation/devicetree/bindings/
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− | b. 参考同类型单板的设备树文件
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− | c. 网上搜索
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− | d. 实在没办法时, 只能去研究驱动源码
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− | 第二课. 设备树的规范(dts和dtb)
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− | 第01节_DTS格式
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− | (1) 语法:
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− | Devicetree node格式:
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− | [label:] node-name[@unit-address] {
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− | [properties definitions]
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− | [child nodes]
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− | };
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− | | |
− | Property格式1:
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− | [label:] property-name = value;
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− | | |
− | Property格式2(没有值):
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− | [label:] property-name;
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− | Property取值只有3种:
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− | 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),
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− | string(字符串),
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− | bytestring(1个或多个字节)
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− | | |
− | 示例:
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− | a. Arrays of cells : cell就是一个32位的数据
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− | interrupts = <17 0xc>;
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− | b. 64bit数据使用2个cell来表示:
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− | clock-frequency = <0x00000001 0x00000000>;
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− | c. A null-terminated string (有结束符的字符串):
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− | compatible = "simple-bus";
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− | | |
− | d. A bytestring(字节序列) :
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− | local-mac-address = [00 00 12 34 56 78]; // 每个byte使用2个16进制数来表示
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− | local-mac-address = [000012345678]; // 每个byte使用2个16进制数来表示
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− | | |
− | e. 可以是各种值的组合, 用逗号隔开:
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− | compatible = "ns16550", "ns8250";
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− | example = <0xf00f0000 19>, "a strange property format";
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− | (2)
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− | DTS文件布局(layout):
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− | /dts-v1/;
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− | [memory reservations] // 格式为: /memreserve/ <address> <length>;
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− | / {
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− | [property definitions]
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− | [child nodes]
| |
− | };
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− | | |
− | (3) 特殊的、默认的属性:
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− | a. 根节点:
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− | #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)
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− | 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
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− | // 即这个板子兼容哪些平台
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− | // uImage : smdk2410 smdk2440 mini2440 ==> machine_desc
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− | model // 咱这个板子是什么
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− | // 比如有2款板子配置基本一致, 它们的compatible是一样的
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− | // 那么就通过model来分辨这2款板子
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− | b. /memory
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− | device_type = "memory";
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− | reg // 用来指定内存的地址、大小
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− | c. /chosen
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− | bootargs // 内核command line参数, 跟u-boot中设置的bootargs作用一样
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− | d. /cpus
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− | /cpus节点下有1个或多个cpu子节点, cpu子节点中用reg属性用来标明自己是哪一个cpu
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− | 所以 /cpus 中有以下2个属性:
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− | #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)
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− | | |
− | #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)
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− | // 必须设置为0
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− | e. /cpus/cpu*
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− | device_type = "cpu";
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− | reg // 表明自己是哪一个cpu
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− | (4) 引用其他节点:
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− | 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)
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− | pic@10000000 {
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− | phandle = <1>;
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− | interrupt-controller;
| |
− | };
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− | | |
− | another-device-node {
| |
− | interrupt-parent = <1>; // 使用phandle值为1来引用上述节点
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− | };
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− | | |
− | b. label:
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− | | |
− | PIC: pic@10000000 {
| |
− | interrupt-controller;
| |
− | };
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− | | |
− | 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,
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− | // 在编译dts文件为dtb文件时, 编译器dtc会在dtb中插入phandle属性
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− | };
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− | | |
− | 官方文档:
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− | https://www.devicetree.org/specifications/
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− | | |
− | 第02节_DTB格式
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− | 官方文档:
| |
− | https://www.devicetree.org/specifications/
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− | 内核文档:
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− | Documentation/devicetree/booting-without-of.txt
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− | | |
− | DTB文件布局:
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− | ------------------------------
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− | base -> | struct boot_param_header |
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− | ------------------------------
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− | | (alignment gap) (*) |
| |
− | ------------------------------
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− | | memory reserve map |
| |
− | ------------------------------
| |
− | | (alignment gap) |
| |
− | ------------------------------
| |
− | | |
| |
− | | device-tree structure |
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− | | |
| |
− | ------------------------------
| |
− | | (alignment gap) |
| |
− | ------------------------------
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− | | |
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− | | device-tree strings |
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− | | |
| |
− | -----> ------------------------------
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− | --- (base + totalsize)
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− | 第三课. 内核对设备树的处理
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− | Linux uses DT data for three major purposes:
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− | 1) platform identification,
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− | 2) runtime configuration, and
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− | 3) device population.
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− | 第01节_从源头分析_内核head.S对dtb的简单处理
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− | bootloader启动内核时,会设置r0,r1,r2三个寄存器,
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− | r0一般设置为0;
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− | r1一般设置为machine id (在使用设备树时该参数没有被使用);
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− | r2一般设置ATAGS或DTB的开始地址
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− | bootloader给内核传递的参数时有2种方法:
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− | ATAGS 或 DTB
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− | 对于ATAGS传参方法, 可以参考我们的"毕业班视频-自己写bootloader"
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− | 从www.100ask.net下载页面打开百度网盘,
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− | 打开如下目录:
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− | 100ask分享的所有文件
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− | 006_u-boot_内核_根文件系统(新1期_2期间的衔接)
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− | 视频
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− | 第002课_从0写bootloader_更深刻理解bootloader
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− | 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)
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− | b. __vet_atags : 判断是否存在可用的ATAGS或DTB
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− | 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
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− | d. __enable_mmu : 使能MMU, 以后就要使用虚拟地址了
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− | e. __mmap_switched : 上述函数里将会调用__mmap_switched
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− | f. 把bootloader传入的r2参数, 保存到变量__atags_pointer中
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− | g. 调用C函数start_kernel
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− | head.S/head-common.S :
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− | 把bootloader传来的r1值, 赋给了C变量: __machine_arch_type
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− | 把bootloader传来的r2值, 赋给了C变量: __atags_pointer // dtb首地址
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− | 第02节_对设备树中平台信息的处理(选择machine_desc)
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− | a. 设备树根节点的compatible属性列出了一系列的字符串,
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− | 表示它兼容的单板名,
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− | 从"最兼容"到次之
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− | b. 内核中有多个machine_desc,
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− | 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
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− | c. 使用compatile属性的值,
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− | 跟
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− | 每一个machine_desc.dt_compat
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− | 比较,
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− | 成绩为"吻合的compatile属性值的位置",
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− | 成绩越低越匹配, 对应的machine_desc即被选中
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− | 函数调用过程:
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− | start_kernel // init/main.c
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− | setup_arch(&command_line); // arch/arm/kernel/setup.c
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− | 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
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− | initial_boot_params = params;
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− | mdesc = of_flat_dt_match_machine(mdesc_best, arch_get_next_mach); // 找到最匹配的machine_desc, drivers/of/ftd.c
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− | 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;
| |
− | }
| |
− | }
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− |
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− | machine_desc = mdesc;
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− | | |
− |
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− |
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− | 第03节_对设备树中运行时配置信息的处理
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− | 函数调用过程:
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− | start_kernel // init/main.c
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− | setup_arch(&command_line); // arch/arm/kernel/setup.c
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− | mdesc = setup_machine_fdt(__atags_pointer); // arch/arm/kernel/devtree.c
| |
− | early_init_dt_scan_nodes(); // drivers/of/ftd.c
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− | /* Retrieve various information from the /chosen node */
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− | of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_chosen, boot_command_line);
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− | | |
− | /* Initialize {size,address}-cells info */
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− | of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_root, NULL);
| |
− | | |
− | /* Setup memory, calling early_init_dt_add_memory_arch */
| |
− | of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_memory, NULL);
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− | | |
− | a. /chosen节点中bootargs属性的值, 存入全局变量: boot_command_line
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− | b. 确定根节点的这2个属性的值: #address-cells, #size-cells
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− | 存入全局变量: dt_root_addr_cells, dt_root_size_cells
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− | c. 解析/memory中的reg属性, 提取出"base, size", 最终调用memblock_add(base, size);
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− | 第04节_dtb转换为device_node(unflatten)
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− | | |
− | 函数调用过程:
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− | start_kernel // init/main.c
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− | setup_arch(&command_line); // arch/arm/kernel/setup.c
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− | arm_memblock_init(mdesc); // arch/arm/kernel/setup.c
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− | early_init_fdt_reserve_self();
| |
− | /* Reserve the dtb region */
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− | // 把DTB所占区域保留下来, 即调用: memblock_reserve
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− | early_init_dt_reserve_memory_arch(__pa(initial_boot_params),
| |
− | fdt_totalsize(initial_boot_params),
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− | 0);
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− | early_init_fdt_scan_reserved_mem(); // 根据dtb中的memreserve信息, 调用memblock_reserve
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− |
| |
− | 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
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− |
| |
− | /* First pass, scan for size */
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− | size = unflatten_dt_nodes(blob, NULL, dad, NULL);
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− |
| |
− | /* Allocate memory for the expanded device tree */
| |
− | mem = dt_alloc(size + 4, __alignof__(struct device_node));
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− |
| |
− | /* 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
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− | pp = unflatten_dt_alloc(mem, sizeof(struct property),
| |
− | __alignof__(struct property));
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− |
| |
− | pp->name = (char *)pname;
| |
− | pp->length = sz;
| |
− | pp->value = (__be32 *)val;
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− | | |
− | a. 在DTB文件中,
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− | 每一个节点都以TAG(FDT_BEGIN_NODE, 0x00000001)开始, 节点内部可以嵌套其他节点,
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− | 每一个属性都以TAG(FDT_PROP, 0x00000003)开始
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− | | |
− | b. 每一个节点都转换为一个device_node结构体:
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− | struct device_node {
| |
− | const char *name; // 来自节点中的name属性, 如果没有该属性, 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]
| |
− | struct fwnode_handle fwnode;
| |
− | | |
− | struct property *properties; // 节点的属性
| |
− | struct property *deadprops; /* removed properties */
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− | struct device_node *parent; // 节点的父亲
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− | struct device_node *child; // 节点的孩子(子节点)
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− | struct device_node *sibling; // 节点的兄弟(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
| |
− | };
| |
− | | |
− | c. device_node结构体中有properties, 用来表示该节点的属性
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− | 每一个属性对应一个property结构体:
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− | struct property {
| |
− | char *name; // 属性名字, 指向dtb文件中的字符串
| |
− | int length; // 属性值的长度
| |
− | 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;
| |
− | #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
| |
− | };
| |
− |
| |
− | d. 这些device_node构成一棵树, 根节点为: of_root
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− | | |
− | | |
− | 第05节_device_node转换为platform_device
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− | | |
− | dts -> dtb -> device_node -> platform_device
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− | | |
− | 两个问题:
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− | a. 哪些device_node可以转换为platform_device?
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− | 根节点下含有compatile属性的子节点
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− | 如果一个结点的compatile属性含有这些特殊的值("simple-bus","simple-mfd","isa","arm,amba-bus")之一, 那么它的子结点(需含compatile属性)也可以转换为platform_device
| |
− | i2c, spi等总线节点下的子节点, 应该交给对应的总线驱动程序来处理, 它们不应该被转换为platform_device
| |
− | | |
− | b. 怎么转换?
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− | platform_device中含有resource数组, 它来自device_node的reg, interrupts属性;
| |
− | platform_device.dev.of_node指向device_node, 可以通过它获得其他属性
| |
− | | |
− | 本节总结:
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− | | |
− | a. 内核函数of_platform_default_populate_init, 遍历device_node树, 生成platform_device
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− | b. 并非所有的device_node都会转换为platform_device
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− | 只有以下的device_node会转换:
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− | b.1 该节点必须含有compatible属性
| |
− | b.2 根节点的子节点(节点必须含有compatible属性)
| |
− | b.3 含有特殊compatible属性的节点的子节点(子节点必须含有compatible属性):
| |
− | 这些特殊的compatilbe属性为: "simple-bus","simple-mfd","isa","arm,amba-bus"
| |
− | | |
− | b.4 示例:
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− | 比如以下的节点,
| |
− | /mytest会被转换为platform_device,
| |
− | 因为它兼容"simple-bus", 它的子节点/mytest/mytest@0 也会被转换为platform_device
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− | | |
− | /i2c节点一般表示i2c控制器, 它会被转换为platform_device, 在内核中有对应的platform_driver;
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− | /i2c/at24c02节点不会被转换为platform_device, 它被如何处理完全由父节点的platform_driver决定, 一般是被创建为一个i2c_client。
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− | | |
− | 类似的也有/spi节点, 它一般也是用来表示SPI控制器, 它会被转换为platform_device, 在内核中有对应的platform_driver;
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− | /spi/flash@0节点不会被转换为platform_device, 它被如何处理完全由父节点的platform_driver决定, 一般是被创建为一个spi_device。
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− |
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− | / {
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− | mytest {
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− | compatile = "mytest", "simple-bus";
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− | mytest@0 {
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− | compatile = "mytest_0";
| |
− | };
| |
− | };
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− |
| |
− | i2c {
| |
− | compatile = "samsung,i2c";
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− | at24c02 {
| |
− | compatile = "at24c02";
| |
− | };
| |
− | };
| |
− | | |
− | spi {
| |
− | compatile = "samsung,spi";
| |
− | flash@0 {
| |
− | compatible = "winbond,w25q32dw";
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− | spi-max-frequency = <25000000>;
| |
− | reg = <0>;
| |
− | };
| |
− | };
| |
− | };
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− | | |
− | | |
− | 函数调用过程:
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− | a. of_platform_default_populate_init (drivers/of/platform.c) 被调用到过程:
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− | start_kernel // init/main.c
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− | rest_init();
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− | pid = kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
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− | kernel_init
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− | kernel_init_freeable();
| |
− | do_basic_setup();
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− | do_initcalls();
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− | for (level = 0; level < ARRAY_SIZE(initcall_levels) - 1; level++)
| |
− | do_initcall_level(level); // 比如 do_initcall_level(3)
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− | for (fn = initcall_levels[3]; fn < initcall_levels[3+1]; fn++)
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− | do_one_initcall(initcall_from_entry(fn)); // 就是调用"arch_initcall_sync(fn)"中定义的fn函数
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− | | |
− | b. of_platform_default_populate_init (drivers/of/platform.c) 生成platform_device的过程:
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− | of_platform_default_populate_init
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− | of_platform_default_populate(NULL, NULL, NULL);
| |
− | of_platform_populate(NULL, of_default_bus_match_table, NULL, NULL)
| |
− | for_each_child_of_node(root, child) {
| |
− | rc = of_platform_bus_create(child, matches, lookup, parent, true); // 调用过程看下面
| |
− | dev = of_device_alloc(np, bus_id, parent); // 根据device_node节点的属性设置platform_device的resource
| |
− | if (rc) {
| |
− | of_node_put(child);
| |
− | break;
| |
− | }
| |
− | }
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− |
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− | c. of_platform_bus_create(bus, matches, ...)的调用过程(处理bus节点生成platform_devie, 并决定是否处理它的子节点):
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− | dev = of_platform_device_create_pdata(bus, bus_id, platform_data, parent); // 生成bus节点的platform_device结构体
| |
− | if (!dev || !of_match_node(matches, bus)) // 如果bus节点的compatile属性不吻合matches成表, 就不处理它的子节点
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− | return 0;
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− | | |
− | for_each_child_of_node(bus, child) { // 取出每一个子节点
| |
− | pr_debug(" create child: %pOF\n", child);
| |
− | rc = of_platform_bus_create(child, matches, lookup, &dev->dev, strict); // 处理它的子节点, of_platform_bus_create是一个递归调用
| |
− | if (rc) {
| |
− | of_node_put(child);
| |
− | break;
| |
− | }
| |
− | }
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− |
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− | d. I2C总线节点的处理过程:
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− | /i2c节点一般表示i2c控制器, 它会被转换为platform_device, 在内核中有对应的platform_driver;
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− | platform_driver的probe函数中会调用i2c_add_numbered_adapter:
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− |
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− | i2c_add_numbered_adapter // drivers/i2c/i2c-core-base.c
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− | __i2c_add_numbered_adapter
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− | i2c_register_adapter
| |
− | of_i2c_register_devices(adap); // drivers/i2c/i2c-core-of.c
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− | for_each_available_child_of_node(bus, node) {
| |
− | client = of_i2c_register_device(adap, node);
| |
− | client = i2c_new_device(adap, &info); // 设备树中的i2c子节点被转换为i2c_client
| |
− | }
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− |
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− | e. SPI总线节点的处理过程:
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− | /spi节点一般表示spi控制器, 它会被转换为platform_device, 在内核中有对应的platform_driver;
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− | platform_driver的probe函数中会调用spi_register_master, 即spi_register_controller:
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− |
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− | spi_register_controller // drivers/spi/spi.c
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− | of_register_spi_devices // drivers/spi/spi.c
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− | for_each_available_child_of_node(ctlr->dev.of_node, nc) {
| |
− | spi = of_register_spi_device(ctlr, nc); // 设备树中的spi子节点被转换为spi_device
| |
− | spi = spi_alloc_device(ctlr);
| |
− | rc = of_spi_parse_dt(ctlr, spi, nc);
| |
− | rc = spi_add_device(spi);
| |
− | }
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− |
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− | | |
− | 第06节_platform_device跟platform_driver的匹配
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− | drivers/base/platform.c
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− | a. 注册 platform_driver 的过程:
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− | platform_driver_register
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− | __platform_driver_register
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− | drv->driver.probe = platform_drv_probe;
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− | driver_register
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− | bus_add_driver
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− | klist_add_tail(&priv->knode_bus, &bus->p->klist_drivers); // 把 platform_driver 放入 platform_bus_type 的driver链表中
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− | driver_attach
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− | bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach); // 对于plarform_bus_type下的每一个设备, 调用__driver_attach
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− | __driver_attach
| |
− | ret = driver_match_device(drv, dev); // 判断dev和drv是否匹配成功
| |
− | return drv->bus->match ? drv->bus->match(dev, drv) : 1; // 调用 platform_bus_type.match
| |
− | driver_probe_device(drv, dev);
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− | really_probe
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− | drv->probe // platform_drv_probe
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− | platform_drv_probe
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− | struct platform_driver *drv = to_platform_driver(_dev->driver);
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− | drv->probe
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− |
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− | b. 注册 platform_device 的过程:
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− | platform_device_register
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− | platform_device_add
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− | device_add
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− | bus_add_device
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− | klist_add_tail(&dev->p->knode_bus, &bus->p->klist_devices); // 把 platform_device 放入 platform_bus_type的device链表中
| |
− | bus_probe_device(dev);
| |
− | device_initial_probe
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− | __device_attach
| |
− | ret = bus_for_each_drv(dev->bus, NULL, &data, __device_attach_driver); // // 对于plarform_bus_type下的每一个driver, 调用 __device_attach_driver
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− | __device_attach_driver
| |
− | ret = driver_match_device(drv, dev);
| |
− | return drv->bus->match ? drv->bus->match(dev, drv) : 1; // 调用platform_bus_type.match
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− | driver_probe_device
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− |
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− | 匹配函数是platform_bus_type.match, 即platform_match,
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− | 匹配过程按优先顺序罗列如下:
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− | a. 比较 platform_dev.driver_override 和 platform_driver.drv->name
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− | b. 比较 platform_dev.dev.of_node的compatible属性 和 platform_driver.drv->of_match_table
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− | c. 比较 platform_dev.name 和 platform_driver.id_table
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− | d. 比较 platform_dev.name 和 platform_driver.drv->name
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− | 有一个成功, 即匹配成功
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− | 昨天有学员建议加录下面这2节, 非常感谢他们的建议,
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− | 如果你也有建议, 欢迎告诉我.
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− | 我不担心增加工作量, 录制精品才是我的目标.
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− | "悦己之作, 方能悦人", 如果我的产品我都不满意, 怎能让你们满意?
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− | 第07节_内核中设备树的操作函数
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− | include/linux/目录下有很多of开头的头文件:
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− | dtb -> device_node -> platform_device
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− | a. 处理DTB
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− | of_fdt.h // dtb文件的相关操作函数, 我们一般用不到, 因为dtb文件在内核中已经被转换为device_node树(它更易于使用)
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− | b. 处理device_node
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− | of.h // 提供设备树的一般处理函数, 比如 of_property_read_u32(读取某个属性的u32值), of_get_child_count(获取某个device_node的子节点数)
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− | of_address.h // 地址相关的函数, 比如 of_get_address(获得reg属性中的addr, size值)
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− | of_match_device(从matches数组中取出与当前设备最匹配的一项)
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− | of_dma.h // 设备树中DMA相关属性的函数
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− | of_gpio.h // GPIO相关的函数
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− | of_graph.h // GPU相关驱动中用到的函数, 从设备树中获得GPU信息
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− | of_iommu.h // 很少用到
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− | of_irq.h // 中断相关的函数
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− | of_mdio.h // MDIO (Ethernet PHY) API
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− | of_net.h // OF helpers for network devices.
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− | of_pci.h // PCI相关函数
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− | of_pdt.h // 很少用到
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− | of_reserved_mem.h // reserved_mem的相关函数
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− | c. 处理 platform_device
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− | of_platform.h // 把device_node转换为platform_device时用到的函数,
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− | // 比如of_device_alloc(根据device_node分配设置platform_device),
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− | // of_find_device_by_node (根据device_node查找到platform_device),
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− | // of_platform_bus_probe (处理device_node及它的子节点)
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− | of_device.h // 设备相关的函数, 比如 of_match_device
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− | 第08节_在根文件系统中查看设备树(有助于调试)
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− | a. /sys/firmware/fdt // 原始dtb文件
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− | hexdump -C /sys/firmware/fdt
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− | b. /sys/firmware/devicetree // 以目录结构程现的dtb文件, 根节点对应base目录, 每一个节点对应一个目录, 每一个属性对应一个文件
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− | c. /sys/devices/platform // 系统中所有的platform_device, 有来自设备树的, 也有来有.c文件中注册的
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− | 对于来自设备树的platform_device,
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− | 可以进入 /sys/devices/platform/<设备名>/of_node 查看它的设备树属性
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− | d. /proc/device-tree 是链接文件, 指向 /sys/firmware/devicetree/base
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− | 第四课. u-boot对设备树的支持
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− | 第01节_传递dtb给内核 : r2
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− | a. u-boot中内核启动命令:
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− | bootm <uImage_addr> // 无设备树,bootm 0x30007FC0
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− | bootm <uImage_addr> <initrd_addr> <dtb_addr> // 有设备树
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− |
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− | 比如 :
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− | nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel; // 读内核uImage到内存0x30007FC0
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− | nand read.jffs2 32000000 device_tree; // 读dtb到内存32000000
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− | bootm 0x30007FC0 - 0x32000000 // 启动, 没有initrd时对应参数写为"-"
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− | b. bootm命令怎么把dtb_addr写入r2寄存器传给内核?
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− | ARM程序调用规则(ATPCS)
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− | c_function(p0, p1, p2) // p0 => r0, p1 => r1, p2 => r2
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− | 定义函数指针 the_kernel, 指向内核的启动地址,
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− | 然后执行: the_kernel(0, machine_id, 0x32000000);
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− | c. dtb_addr 可以随便选吗?
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− | c.1 不要破坏u-boot本身
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− | c.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
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− | 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
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− |
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− | JZ2440内存使用情况:
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− | ------------------------------
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− | 0x33f80000 ->| u-boot |
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− | ------------------------------
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− | | u-boot所使用的内存(栈等)|
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− | ------------------------------
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− | | |
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− | | |
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− | | 空闲区域 |
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− | | |
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− | ------------------------------
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− | 0x30008000 ->| zImage |
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− | ------------------------------ uImage = 64字节的头部+zImage
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− | 0x30007FC0 ->| uImage头部 |
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− | ------------------------------
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− | 0x30004000 ->| 内核创建的页表 | head.S
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− | ------------------------------
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− | | |
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− | -----> ------------------------------
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− | --- (内存基址 0x30000000)
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− | 命令示例:
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− | a. 可以启动:
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− | nand read.jffs2 30000000 device_tree
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− | nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel
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− | bootm 0x30007FC0 - 30000000
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− | | |
− | b. 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
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− | nand read.jffs2 30004000 device_tree
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− | nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel
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− | bootm 0x30007FC0 - 30004000
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− | | |
− |
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− | 第02节_dtb的修改原理
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− | 例子1. 修改属性的值,
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− | 假设 老值: len
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− | 新值: newlen (假设newlen > len)
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− | a. 把原属性val所占空间从len字节扩展为newlen字节:
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− | 把老值之后的所有内容向后移动(newlen - len)字节
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− | | |
− | b. 把新值写入val所占的newlen字节空间
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− | | |
− | c. 修改dtb头部信息中structure block的长度: size_dt_struct
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− | | |
− | d. 修改dtb头部信息中string block的偏移值: off_dt_strings
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− | | |
− | e. 修改dtb头部信息中的总长度: totalsize
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− | 例子2. 添加一个全新的属性
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− | a. 如果在string block中没有这个属性的名字,
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− | 就在string block尾部添加一个新字符串: 属性的名
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− | 并且修改dtb头部信息中string block的长度: size_dt_strings
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− | 修改dtb头部信息中的总长度: totalsize
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− | | |
− | b. 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:
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− | TAG // 4字节, 对应0x00000003
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− | len // 4字节, 表示属性的val的长度
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− | nameoff // 4字节, 表示属性名的offset
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− | val // len字节, 用来存放val
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− | | |
− | c. 修改dtb头部信息中structure block的长度: size_dt_struct
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− | | |
− | d. 修改dtb头部信息中string block的偏移值: off_dt_strings
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− | | |
− | e. 修改dtb头部信息中的总长度: totalsize
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− | 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
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− | ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/
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− | fdt命令调用过程:
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− | fdt set <path> <prop> [<val>]
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− |
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− | a. 根据path找到节点
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− | b. 根据val确定新值长度newlen, 并把val转换为字节流
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− | c. fdt_setprop
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− | c.1 fdt_setprop_placeholder // 为新值在DTB中腾出位置
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− | fdt_get_property_w // 得到老值的长度 oldlen
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− | fdt_splice_struct_ // 腾空间
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− | fdt_splice_ // 使用memmove移动DTB数据, 移动(newlen-oldlen)
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− | fdt_set_size_dt_struct // 修改DTB头部, size_dt_struct
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− | fdt_set_off_dt_strings // 修改DTB头部, off_dt_strings
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− |
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− | c.2 memcpy(prop_data, val, len); // 在DTB中存入新值
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− | | |
− | | |
− | 第03节_dtb的修改命令fdt移植
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− | 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.
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− | 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
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− | 从u-boot官网下载最新的源码, 把里面的 cmd/fdt.c移植过来.
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− | | |
− | u-boot官网源码:
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− | ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/
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− | 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
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− | 补丁使用方法:
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− | 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
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− | tar xjf u-boot-1.1.6.tar.bz2 // 解压
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− | cd u-boot-1.1.6
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− | patch -p1 < ../u-boot-1.1.6_device_tree_for_jz2440_add_fdt_20181022.patch // 打补丁
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− | make 100ask24x0_config // 配置
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− | make // 编译, 可以得到u-boot.bin
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− | | |
− |
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− | a. 移植fdt命令
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− | a.1 先把代码移过去, 修改Makefile来编译
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− | u-boot-2018.11-rc2\lib\libfdt 主要用这个目录,
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− | 它里面的大部分文件是直接包含scripts\dtc\libfdt中的同名文件
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− | 只有2个文件是自己的版本
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− | u-boot-2018.11-rc2\scripts\dtc\libfdt
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− | | |
− | | |
− | 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
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− | 修改 老u-boot/Makefile, 添加一行: LIBS += common/fdt/libfdt.a
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− | 修改 老u-boot/common/fdt/Makefile, 仿照 drivers/nand/Makefile来修改
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− | a.2 根据编译的错误信息修改源码
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− | 移植时常见问题:
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− | i. No such file or directory:
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− | 要注意,
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− | #include "xxx.h" // 是在当前目录下查找xxx.h
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− | #include <xxx.h> // 是在指定目录下查找xxx.h, 哪些指定目录呢?
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− | // 编译文件时可以用"-I"选项指定头文件目录,
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− | // 比如: arm-linux-gcc -I <dir> -c -o ....
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− | // 对于u-boot来说, 一般就是源码的 include目录
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− |
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− | 解决方法:
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− | 确定头文件在哪, 把它移到include目录或是源码的当前目录
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− | ii. xxx undeclared :
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− | 宏, 变量, 函数未声明/未定义
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− |
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− | 对于宏, 去定义它;
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− | 对于变量, 去定义它或是声明为外部变量;
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− | 对于函数, 去实现它或是声明为外部函数;
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− |
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− | | |
− | iii. 上述2个错误是编译时出现的,
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− | 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'
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− | 这表示代码里用到了xxx函数, 但是这个函数没有实现
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− | 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
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− |
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− | b. fdt命令使用示例
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− | nand read.jffs2 32000000 device_tree // 从flash读出dtb文件到内存(0x32000000)
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− | fdt addr 32000000 // 告诉fdt, dtb文件在哪
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− | fdt print /led pin // 打印/led节点的pin属性
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− | fdt get value XXX /led pin // 读取/led节点的pin属性, 并且赋给环境变量XXX
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− | print XXX // 打印环境变量XXX的值
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− | fdt set /led pin <0x00050005> // 设置/led节点的pin属性
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− | fdt print /led pin // 打印/led节点的pin属性
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− | nand erase device_tree // 擦除flash分区
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− | nand write.jffs2 32000000 device_tree // 把修改后的dtb文件写入flash分区
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− | | |
− | | |
− | 我给自己挖了一个大坑,
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− | 设备树课程中我想把中断讲清楚,
| |
− | 中断体系在4.x内核中变化很大, 要想彻底弄清楚设备树中对中断的描述, 必须讲中断体系;
| |
− | 中断体系又跟pinctrl系统密切相关,
| |
− | pinctrl中又涉及GPIO子系统.
| |
− | 这样讲下去的话, 设备树课程就变成驱动专题了.
| |
− | 所以我打算只讲中断体系统, 对于pinctrl,gpio等系统留待以后在驱动课程中扩展.
| |
− | | |
− | 另一个原因是我的安卓视频推迟太久了, 谢谢各位的体谅.
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− | | |
− | 第五课. 中断系统中的设备树
| |
− | | |
− | 基于设备树的TQ2440的中断(1)
| |
− | https://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6847685.html
| |
− | | |
− | 基于设备树的TQ2440的中断(2)
| |
− | https://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6848851.html
| |
− | | |
− | 基於tiny4412的Linux內核移植 --- 实例学习中断背后的知识(1)
| |
− | http://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6349209.html
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− | | |
− | Linux kernel的中断子系统之(一):综述
| |
− | Linux kernel的中断子系统之(二):IRQ Domain介绍
| |
− | linux kernel的中断子系统之(三):IRQ number和中断描述符
| |
− | linux kernel的中断子系统之(四):High level irq event handler
| |
− | Linux kernel中断子系统之(五):驱动申请中断API
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− | Linux kernel的中断子系统之(六):ARM中断处理过程
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− | linux kernel的中断子系统之(七):GIC代码分析
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− | http://www.wowotech.net/irq_subsystem/interrupt_subsystem_architecture.html
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− | 第01节_中断概念的引入与处理流程
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− | 这节视频来自"韦东山第1期裸板视频加强版", 如果已经理解了中断的概念, 请忽略本节
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− | 第02节_Linux对中断处理的框架及代码流程简述
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− | a. 异常向量入口: arch\arm\kernel\entry-armv.S
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− | .section .vectors, "ax", %progbits
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− | .L__vectors_start:
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− | W(b) vector_rst
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− | W(b) vector_und
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− | W(ldr) pc, .L__vectors_start + 0x1000
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− | W(b) vector_pabt
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− | W(b) vector_dabt
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− | W(b) vector_addrexcptn
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− | W(b) vector_irq
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− | W(b) vector_fiq
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− | b. 中断向量: vector_irq
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− | /*
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− | * Interrupt dispatcher
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− | */
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− | vector_stub irq, IRQ_MODE, 4 // 相当于 vector_irq: ...,
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− | // 它会根据SPSR寄存器的值,
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− | // 判断被中断时CPU是处于USR状态还是SVC状态,
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− | // 然后调用下面的__irq_usr或__irq_svc
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− | .long __irq_usr @ 0 (USR_26 / USR_32)
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− | .long __irq_invalid @ 1 (FIQ_26 / FIQ_32)
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− | .long __irq_invalid @ 2 (IRQ_26 / IRQ_32)
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− | .long __irq_svc @ 3 (SVC_26 / SVC_32)
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− | .long __irq_invalid @ 4
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− | .long __irq_invalid @ 5
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− | .long __irq_invalid @ 6
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− | .long __irq_invalid @ 7
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− | .long __irq_invalid @ 8
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− | .long __irq_invalid @ 9
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− | .long __irq_invalid @ a
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− | .long __irq_invalid @ b
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− | .long __irq_invalid @ c
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− | .long __irq_invalid @ d
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− | .long __irq_invalid @ e
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− | .long __irq_invalid @ f
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− | c. __irq_usr/__irq_svc
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− | 这2个函数的处理过程类似:
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− | 保存现场
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− | 调用 irq_handler
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− | 恢复现场
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− | d. irq_handler: 将会调用C函数 handle_arch_irq
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− | .macro irq_handler
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− | #ifdef CONFIG_GENERIC_IRQ_MULTI_HANDLER
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− | ldr r1, =handle_arch_irq
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− | mov r0, sp
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− | badr lr, 9997f
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− | ldr pc, [r1]
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− | #else
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− | arch_irq_handler_default
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− | #endif
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− | 9997:
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− | .endm
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− | e. handle_arch_irq的处理过程: 请看视频和图片
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− | 读取寄存器获得中断信息: hwirq
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− | 把hwirq转换为virq
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− | 调用 irq_desc[virq].handle_irq
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− | 对于S3C2440, s3c24xx_handle_irq 是用于处理中断的C语言入口函数
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− | 中断处理流程:
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− | 假设中断结构如下:
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− | sub int controller ---> int controller ---> cpu
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− | 发生中断时,
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− | cpu跳到"vector_irq", 保存现场, 调用C函数handle_arch_irq
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− | handle_arch_irq:
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− | a. 读 int controller, 得到hwirq
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− | b. 根据hwirq得到virq
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− | c. 调用 irq_desc[virq].handle_irq
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− | 如果该中断没有子中断, irq_desc[virq].handle_irq的操作:
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− | a. 取出irq_desc[virq].action链表中的每一个handler, 执行它
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− | b. 使用irq_desc[virq].irq_data.chip的函数清中断
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− | 如果该中断是由子中断产生, irq_desc[virq].handle_irq的操作:
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− | a. 读 sub int controller, 得到hwirq'
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− | b. 根据hwirq'得到virq
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− | c. 调用 irq_desc[virq].handle_irq
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− | 第03节_中断号的演变过程(跟硬件密切相关到跟硬件无关)
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− | 第04节_irq_domain
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− | 第05节_在设备树中描述中断
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− | 第六课. 示例
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− | 1: 在s3c2440上使用设备树
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− | 修改u-boot
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− | 修改内核
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− | 2: 在LCD驱动中使用设备树
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− | 临时笔记:
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− | (1) 下面是确定内核的虚拟地址、物理地址的头键信息, 感兴趣的同学可以自己看:
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− | vmlinux虚拟地址的确定:
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− | 内核源码:
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− | .config :
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− | CONFIG_PAGE_OFFSET=0xC0000000
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− | arch/arm/include/asm/memory.h
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− | #define PAGE_OFFSET UL(CONFIG_PAGE_OFFSET)
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− | arch/arm/Makefile
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− | textofs-y := 0x00008000
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− | TEXT_OFFSET := $(textofs-y)
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− | arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S:
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− | . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET; // // 即0xC0000000+0x00008000 = 0xC0008000, vmlinux的虚拟地址为0xC0008000
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− | arch/arm/kernel/head.S
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− | #define KERNEL_RAM_VADDR (PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET) // 即0xC0000000+0x00008000 = 0xC0008000
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− | vmlinux物理地址的确定:
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− | 内核源码:
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− | arch/arm/mach-s3c24xx/Makefile.boot :
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− | zreladdr-y += 0x30008000 // zImage自解压后得到vmlinux, vmlinux的存放位置
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− | params_phys-y := 0x30000100 // tag参数的存放位置, 使用dtb时不再需要tag
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− | arch/arm/boot/Makefile:
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− | ZRELADDR := $(zreladdr-y)
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− | arch/arm/boot/Makefile:
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− | UIMAGE_LOADADDR=$(ZRELADDR)
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− | scripts/Makefile.lib:
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− | UIMAGE_ENTRYADDR ?= $(UIMAGE_LOADADDR)
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− | // 制作uImage的命令, uImage = 64字节的头部 + zImage, 头部信息中含有内核的入口地址(就是vmlinux的物理地址)
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− | cmd_uimage = $(CONFIG_SHELL) $(MKIMAGE) -A $(UIMAGE_ARCH) -O linux \
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− | -C $(UIMAGE_COMPRESSION) $(UIMAGE_OPTS-y) \
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− | -T $(UIMAGE_TYPE) \
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− | -a $(UIMAGE_LOADADDR) -e $(UIMAGE_ENTRYADDR) \
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− | -n $(UIMAGE_NAME) -d $(UIMAGE_IN) $(UIMAGE_OUT)
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− | 00-Linux设备树系列-简介 - 飞翔de刺猬 - CSDN博客.html
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− | https://blog.csdn.net/lhl_blog/article/details/82387486
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− | Linux kernel的中断子系统之(二):IRQ Domain介绍_搜狐科技_搜狐网.html
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− | http://www.sohu.com/a/201793206_467784
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− | 基于设备树的TQ2440的中断(1)
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− | https://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6847685.html
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− | 基于设备树的TQ2440的中断(2)
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− | https://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6848851.html
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− | 基於tiny4412的Linux內核移植 --- 实例学习中断背后的知识(1)
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− | http://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6349209.html
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− | Linux kernel的中断子系统之(一):综述
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− | http://www.wowotech.net/irq_subsystem/interrupt_subsystem_architecture.html
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− | Linux kernel的中断子系统之(二):IRQ Domain介绍
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− | linux kernel的中断子系统之(三):IRQ number和中断描述符
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− | linux kernel的中断子系统之(四):High level irq event handler
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− | Linux kernel中断子系统之(五):驱动申请中断API
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− | Linux kernel的中断子系统之(六):ARM中断处理过程
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− | linux kernel的中断子系统之(七):GIC代码分析
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