第五课. 中断系统中的设备树
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 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. 设备树根节点的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
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_scan_nodes(); // drivers/of/ftd.c
/* Retrieve various information from the /chosen node */
of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_chosen, boot_command_line);
/* Initialize {size,address}-cells info */
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);
a. /chosen节点中bootargs属性的值, 存入全局变量： boot_command_line b. 确定根节点的这2个属性的值: #address-cells, #size-cells
存入全局变量: dt_root_addr_cells, dt_root_size_cells
c. 解析/memory中的reg属性, 提取出"base, size", 最终调用memblock_add(base, size);
第04节_dtb转换为device_node(unflatten)
函数调用过程: 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
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;
a. 在DTB文件中,
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, 每一个属性都以TAG(FDT_PROP, 0x00000003)开始
b. 每一个节点都转换为一个device_node结构体:
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 */
struct device_node *parent; // 节点的父亲
struct device_node *child; // 节点的孩子(子节点)
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
每一个属性对应一个property结构体:
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
第05节_device_node转换为platform_device
dts -> dtb -> device_node -> platform_device
两个问题: a. 哪些device_node可以转换为platform_device? 根节点下含有compatile属性的子节点 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? 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:
a. 内核函数of_platform_default_populate_init, 遍历device_node树, 生成platform_device b. 并非所有的device_node都会转换为platform_device
只有以下的device_node会转换:
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:
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
/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; /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。
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;
/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。
/ {
mytest {
compatile = "mytest", "simple-bus";
mytest@0 {
compatile = "mytest_0";
};
};
i2c {
compatile = "samsung,i2c";
at24c02 {
compatile = "at24c02";
};
};
spi {
compatile = "samsung,spi";
flash@0 {
compatible = "winbond,w25q32dw";
spi-max-frequency = <25000000>;
reg = <0>;
};
};
};
函数调用过程:
a. of_platform_default_populate_init (drivers/of/platform.c) 被调用到过程:
start_kernel // init/main.c
rest_init();
pid = kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
kernel_init
kernel_init_freeable();
do_basic_setup();
do_initcalls();
for (level = 0; level < ARRAY_SIZE(initcall_levels) - 1; level++)
do_initcall_level(level); // 比如 do_initcall_level(3)
for (fn = initcall_levels[3]; fn < initcall_levels[3+1]; fn++)
do_one_initcall(initcall_from_entry(fn)); // 就是调用"arch_initcall_sync(fn)"中定义的fn函数
b. of_platform_default_populate_init (drivers/of/platform.c) 生成platform_device的过程: of_platform_default_populate_init
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;
}
}
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):
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
return 0;
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;
}
}
d. I2C总线节点的处理过程:
/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;
platform_driver的probe函数中会调用i2c_add_numbered_adapter:
i2c_add_numbered_adapter // drivers/i2c/i2c-core-base.c
__i2c_add_numbered_adapter
i2c_register_adapter
of_i2c_register_devices(adap); // drivers/i2c/i2c-core-of.c
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
}
e. SPI总线节点的处理过程:
/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;
platform_driver的probe函数中会调用spi_register_master, 即spi_register_controller:
spi_register_controller // drivers/spi/spi.c
of_register_spi_devices // drivers/spi/spi.c
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);
}
第06节_platform_device跟platform_driver的匹配
drivers/base/platform.c
a. 注册 platform_driver 的过程: platform_driver_register
__platform_driver_register
drv->driver.probe = platform_drv_probe;
driver_register
bus_add_driver
klist_add_tail(&priv->knode_bus, &bus->p->klist_drivers); // 把 platform_driver 放入 platform_bus_type 的driver链表中
driver_attach
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
__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);
really_probe
drv->probe // platform_drv_probe
platform_drv_probe
struct platform_driver *drv = to_platform_driver(_dev->driver);
drv->probe
b. 注册 platform_device 的过程: platform_device_register
platform_device_add
device_add
bus_add_device
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
__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
__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
driver_probe_device
匹配函数是platform_bus_type.match, 即platform_match, 匹配过程按优先顺序罗列如下: a. 比较 platform_dev.driver_override 和 platform_driver.drv->name b. 比较 platform_dev.dev.of_node的compatible属性 和 platform_driver.drv->of_match_table c. 比较 platform_dev.name 和 platform_driver.id_table d. 比较 platform_dev.name 和 platform_driver.drv->name 有一个成功, 即匹配成功
昨天有学员建议加录下面这2节, 非常感谢他们的建议,
如果你也有建议, 欢迎告诉我.
我不担心增加工作量, 录制精品才是我的目标.
"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?
第07节_内核中设备树的操作函数
include/linux/目录下有很多of开头的头文件:
dtb -> device_node -> platform_device a. 处理DTB 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)
b. 处理device_node 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) 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) of_match_device(从matches数组中取出与当前设备最匹配的一项) of_dma.h // 设备树中DMA相关属性的函数 of_gpio.h // GPIO相关的函数 of_graph.h // GPU相关驱动中用到的函数, 从设备树中获得GPU信息 of_iommu.h // 很少用到 of_irq.h // 中断相关的函数 of_mdio.h // MDIO (Ethernet PHY) API of_net.h // OF helpers for network devices. of_pci.h // PCI相关函数 of_pdt.h // 很少用到 of_reserved_mem.h // reserved_mem的相关函数
c. 处理 platform_device of_platform.h // 把device_node转换为platform_device时用到的函数,
// 比如of_device_alloc(根据device_node分配设置platform_device),
// of_find_device_by_node (根据device_node查找到platform_device),
// of_platform_bus_probe (处理device_node及它的子节点)
of_device.h // 设备相关的函数, 比如 of_match_device
第08节_在根文件系统中查看设备树(有助于调试)
a. /sys/firmware/fdt // 原始dtb文件
hexdump -C /sys/firmware/fdt
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
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
对于来自设备树的platform_device, 可以进入 /sys/devices/platform/<设备名>/of_node 查看它的设备树属性
d. /proc/device-tree 是链接文件, 指向 /sys/firmware/devicetree/base
第四课. u-boot对设备树的支持
第01节_传递dtb给内核 : r2
a. u-boot中内核启动命令:
bootm <uImage_addr> // 无设备树,bootm 0x30007FC0 bootm <uImage_addr> <initrd_addr> <dtb_addr> // 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"-"
b. 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);
c. dtb_addr 可以随便选吗?
c.1 不要破坏u-boot本身
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
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
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:
a. 可以启动:
nand read.jffs2 30000000 device_tree
nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel
bootm 0x30007FC0 - 30000000
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 nand read.jffs2 30004000 device_tree nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel bootm 0x30007FC0 - 30004000
第02节_dtb的修改原理
例子1. 修改属性的值, 假设 老值: len
新值: newlen (假设newlen > len)
a. 把原属性val所占空间从len字节扩展为newlen字节:
把老值之后的所有内容向后移动(newlen - len)字节
b. 把新值写入val所占的newlen字节空间
c. 修改dtb头部信息中structure block的长度: size_dt_struct
d. 修改dtb头部信息中string block的偏移值: off_dt_strings
e. 修改dtb头部信息中的总长度: totalsize
例子2. 添加一个全新的属性 a. 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 修改dtb头部信息中的总长度: totalsize
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:
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
c. 修改dtb头部信息中structure block的长度: size_dt_struct
d. 修改dtb头部信息中string block的偏移值: off_dt_strings
e. 修改dtb头部信息中的总长度: totalsize
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
ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/
fdt命令调用过程:
fdt set <path> <prop> [<val>]
a. 根据path找到节点 b. 根据val确定新值长度newlen, 并把val转换为字节流 c. fdt_setprop
c.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
c.2 memcpy(prop_data, val, len); // 在DTB中存入新值
第03节_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 // 编译, 可以得到u-boot.bin
a. 移植fdt命令
a.1 先把代码移过去, 修改Makefile来编译
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
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
修改 老u-boot/Makefile, 添加一行: LIBS += common/fdt/libfdt.a
修改 老u-boot/common/fdt/Makefile, 仿照 drivers/nand/Makefile来修改
a.2 根据编译的错误信息修改源码
移植时常见问题: i. No such file or directory:
要注意,
#include "xxx.h" // 是在当前目录下查找xxx.h
#include <xxx.h> // 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 <dir> -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
ii. 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;
iii. 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
b. 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
我给自己挖了一个大坑,
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.
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
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 Linux kernel的中断子系统之（六）：ARM中断处理过程 linux kernel的中断子系统之（七）：GIC代码分析 http://www.wowotech.net/irq_subsystem/interrupt_subsystem_architecture.html
第01节_中断概念的引入与处理流程 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
第02节_Linux对中断处理的框架及代码流程简述
a. 异常向量入口: arch\arm\kernel\entry-armv.S .section .vectors, "ax", %progbits .L__vectors_start: W(b) vector_rst W(b) vector_und W(ldr) pc, .L__vectors_start + 0x1000 W(b) vector_pabt W(b) vector_dabt W(b) vector_addrexcptn W(b) vector_irq W(b) vector_fiq
b. 中断向量: vector_irq /*
* Interrupt dispatcher */
vector_stub irq, IRQ_MODE, 4 // 相当于 vector_irq: ..., // 它会根据SPSR寄存器的值, // 判断被中断时CPU是处于USR状态还是SVC状态, // 然后调用下面的__irq_usr或__irq_svc
.long __irq_usr @ 0 (USR_26 / USR_32) .long __irq_invalid @ 1 (FIQ_26 / FIQ_32) .long __irq_invalid @ 2 (IRQ_26 / IRQ_32) .long __irq_svc @ 3 (SVC_26 / SVC_32) .long __irq_invalid @ 4 .long __irq_invalid @ 5 .long __irq_invalid @ 6 .long __irq_invalid @ 7 .long __irq_invalid @ 8 .long __irq_invalid @ 9 .long __irq_invalid @ a .long __irq_invalid @ b .long __irq_invalid @ c .long __irq_invalid @ d .long __irq_invalid @ e .long __irq_invalid @ f
c. __irq_usr/__irq_svc
这2个函数的处理过程类似: 保存现场 调用 irq_handler 恢复现场
d. irq_handler: 将会调用C函数 handle_arch_irq
.macro irq_handler
- ifdef CONFIG_GENERIC_IRQ_MULTI_HANDLER
ldr r1, =handle_arch_irq mov r0, sp badr lr, 9997f ldr pc, [r1]
- else
arch_irq_handler_default
- endif
9997: .endm
e. handle_arch_irq的处理过程: 请看视频和图片
读取寄存器获得中断信息: hwirq 把hwirq转换为virq 调用 irq_desc[virq].handle_irq 对于S3C2440, s3c24xx_handle_irq 是用于处理中断的C语言入口函数
中断处理流程: 假设中断结构如下: sub int controller ---> int controller ---> cpu
发生中断时, cpu跳到"vector_irq", 保存现场, 调用C函数handle_arch_irq
handle_arch_irq: a. 读 int controller, 得到hwirq b. 根据hwirq得到virq c. 调用 irq_desc[virq].handle_irq
如果该中断没有子中断, irq_desc[virq].handle_irq的操作: a. 取出irq_desc[virq].action链表中的每一个handler, 执行它 b. 使用irq_desc[virq].irq_data.chip的函数清中断
如果该中断是由子中断产生, irq_desc[virq].handle_irq的操作: a. 读 sub int controller, 得到hwirq' b. 根据hwirq'得到virq c. 调用 irq_desc[virq].handle_irq
第03节_中断号的演变过程(跟硬件密切相关到跟硬件无关)
第04节_irq_domain
第05节_在设备树中描述中断
第六课. 示例
1: 在s3c2440上使用设备树
修改u-boot
修改内核
2: 在LCD驱动中使用设备树
临时笔记:
(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： vmlinux虚拟地址的确定: 内核源码: .config :
CONFIG_PAGE_OFFSET=0xC0000000
arch/arm/include/asm/memory.h
#define PAGE_OFFSET UL(CONFIG_PAGE_OFFSET)
arch/arm/Makefile
textofs-y := 0x00008000 TEXT_OFFSET := $(textofs-y)
arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S:
. = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET; // // 即0xC0000000+0x00008000 = 0xC0008000, vmlinux的虚拟地址为0xC0008000
arch/arm/kernel/head.S
#define KERNEL_RAM_VADDR (PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET) // 即0xC0000000+0x00008000 = 0xC0008000
vmlinux物理地址的确定: 内核源码: arch/arm/mach-s3c24xx/Makefile.boot :
zreladdr-y += 0x30008000 // zImage自解压后得到vmlinux, vmlinux的存放位置 params_phys-y := 0x30000100 // tag参数的存放位置, 使用dtb时不再需要tag
arch/arm/boot/Makefile:
ZRELADDR := $(zreladdr-y)
arch/arm/boot/Makefile:
UIMAGE_LOADADDR=$(ZRELADDR)
scripts/Makefile.lib:
UIMAGE_ENTRYADDR ?= $(UIMAGE_LOADADDR)
// 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)
cmd_uimage = $(CONFIG_SHELL) $(MKIMAGE) -A $(UIMAGE_ARCH) -O linux \
-C $(UIMAGE_COMPRESSION) $(UIMAGE_OPTS-y) \
-T $(UIMAGE_TYPE) \
-a $(UIMAGE_LOADADDR) -e $(UIMAGE_ENTRYADDR) \
-n $(UIMAGE_NAME) -d $(UIMAGE_IN) $(UIMAGE_OUT)
00-Linux设备树系列-简介 - 飞翔de刺猬 - CSDN博客.html https://blog.csdn.net/lhl_blog/article/details/82387486
Linux kernel的中断子系统之（二）：IRQ Domain介绍_搜狐科技_搜狐网.html http://www.sohu.com/a/201793206_467784
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
Linux kernel的中断子系统之（一）：综述 http://www.wowotech.net/irq_subsystem/interrupt_subsystem_architecture.html
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
Linux kernel的中断子系统之（六）：ARM中断处理过程
linux kernel的中断子系统之（七）：GIC代码分析
