最全Linux驱动开发八股文（三）

你好，我是拉依达。

这是我的Linux驱动开发八股文详细解析系列。

本系列最开始是我在csdn上更新的文章，目前已经是csdn搜索“linux驱动”综合推荐第一名，累计阅读次数4w次。

全文总字数近8w字，是目前全网最全面，最清晰的入门linux驱动学习资料。

现重新对内容进行整理，希望可以帮助到更多学习嵌入式的同学。

五、设备树

Device Tree是一种描述硬件的数据结构，以便于操作系统的内核可以管理和使用这些硬件，包括CPU或CPU，内存，总线和其他一些外设。

Linux内核从3.x版本之后开始支持使用设备树，可以实现驱动代码与设备的硬件信息相互的隔离，减少了代码中的耦合性

引入设备树之前：一些与硬件设备相关的具体信息都要写在驱动代码中，如果外设发生相应的变化，那么驱动代码就需要改动。
引入设备树之后：通过设备树对硬件信息的抽象，驱动代码只要负责处理逻辑，而关于设备的具体信息存放到设备树文件中。如果只是硬件接口信息的变化而没有驱动逻辑的变化，开发者只需要修改设备树文件信息，不需要改写驱动代码。

5.1 DTS、DTB和DTC

alt

DTS
- 设备树源码文件，硬件的相应信息都会写在.dts为后缀的文件中，每一款硬件可以单独写一份xxxx.dts
DTSI
- 对于一些相同的dts配置可以抽象到dtsi文件中，然后可以用include的方式到dts文件中
- 同一芯片可以做一个dtsi，不同的板子不同的dts，然后include同一dtsi
- 对于同一个节点的设置情况，dts中的配置会覆盖dtsi中的配置
DTC
- dtc是编译dts的工具
DTB
- dts经过dtc编译之后会得到dtb文件，设备树的二进制执行文件
- dtb通过Bootloader引导程序加载到内核。

5.2 设备树框架

1.根节点：\

2.设备节点：nodex

        ①节点名称：node

        ②节点地址：node@0, @后面即为地址

3.属性：属性名称（Property   name)和属性值(Property value)

4.标签

“/”是根节点，每个设备树文件只有一个根节点。在设备树文件中会发现有的文件下也有“/”根节点，这两个**“/”根节点的内容会合并成一个根节点。**
Linux 内核启动的时会解析设备树中各个节点的信息，并且在根文件系统的/proc/devicetree 目录下根据节点名字创建不同文件夹

5.3 DTS语法

dtsi头文件

#include <dt-bindings/input/input.h>
#include "imx6ull.dtsi"

设备树也支持头文件，设备树的头文件扩展名为.dtsi。在.dts 设备树文件中，还可以通过“#include”来引用.h、 .dtsi 和.dts 文件。

设备节点

设备树是采用树形结构来描述板子上的设备信息的文件，每个设备都是一个节点，叫做设备节点，

每个节点都通过一些属性信息来描述节点信息，属性就是键—值对。

label: node-name@unit-address
label:节点标签，方便访问节点：通过&label访问节点，追加节点信息
node-name：节点名字，为字符串，描述节点功能
unit-address：设备的地址或寄存器首地址，若某个节点没有地址或者寄存器，可以省略

设备树源码中常用的几种数据形式

1.字符串:  compatible = "arm,cortex-a7";设置 compatible 属性的值为字符串“arm,cortex-a7”
2.32位无符号整数：reg = <0>; 设置reg属性的值为0
3.字符串列表：字符串和字符串之间采用“,”隔开
compatible = "fsl,imx6ull-gpmi-nand", "fsl, imx6ul-gpmi-nand";
设置属性 compatible 的值为“fsl,imx6ull-gpmi-nand”和“fsl, imx6ul-gpmi-nand”。

属性

compatible属性（兼容属性） cpp "manufacturer,model" manufacturer：厂商名称 model：模块对应的驱动名字 例： imx6ull-alientekemmc.dts 中 sound 节点是音频设备节点，采用的欧胜(WOLFSON)出品的 WM8960， sound 节点的 compatible 属性值如下： cpp compatible = "fsl,imx6ul-evk-wm8960","fsl,imx-audio-wm8960"; 属性值有两个，分别为“fsl,imx6ul-evk-wm8960”和“fsl,imx-audio-wm8960”，其中“fsl”表示厂商是飞思卡尔，“imx6ul-evk-wm8960”和“imx-audio-wm8960”表示驱动模块名字。

sound这个设备首先使用第一个兼容值在 Linux 内核里面查找，看看能不能找到与之匹配的驱动文件，如果没有找到的话就使用第二个兼容值查。

一般驱动程序文件会有一个 OF 匹配表，此 OF 匹配表保存着一些 compatible 值，如果设备节点的 compatible 属性值和 OF 匹配表中的任何一个值相等，那么就表示设备可以使用这个驱动。

在根节点来说，Linux 内核会通过根节点的 compoatible 属性查看是否支持此设备，如果支持的话设备就会启动 Linux 内核。如果不支持的话那么这个设备就没法启动 Linux 内核。
model属性 model 属性值是一个字符串，一般 model 属性描述设备模块信息。
status属性 status 属性和设备状态有关的， status 属性值是字符串，描述设备的状态信息。
#address-cells 和#size-cells 属性

用于描述子节点的地址信息,reg属性的address 和 length的字长。
- #address-cells 属性值决定了子节点 reg 属性中地址信息所占用的字长(32 位)，
- #size-cells 属性值决定了子节点 reg 属性中长度信息所占的字长(32 位)。
- 子节点的地址信息描述来自于父节点的#address-cells 和#size-cells的值，而不是该节点本身的值（当前节点的信息是描述子节点的，自己的信息在父节点里）
```
//每个“address length”组合表示一个地址范围，
//其中 address 是起始地址， length 是地址长度，
//#address-cells 表明 address 这个数据所占用的字长，
// #size-cells 表明 length 这个数据所占用的字长.
reg = <address1 length1 address2 length2 address3 length3……>
```
reg属性 reg 属性一般用于描述设备地址空间资源信息，一般都是某个外设的寄存器地址范围信息, reg 属性的值一般是(address， length)对.

例
```
uart1: serial@02020000 {
    compatible = "fsl,imx6ul-uart",
        "fsl,imx6q-uart", "fsl,imx21-uart";
    reg = <0x02020000 0x4000>;
    interrupts = <GIC_SPI 26 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&clks IMX6UL_CLK_UART1_IPG>,
        <&clks IMX6UL_CLK_UART1_SERIAL>;
    clock-names = "ipg", "per";
    status = "disabled";
};
```
uart1 的父节点 aips1: aips-bus@02000000 设置了#address-cells = <1>、 #sizecells = <1>，因此 reg 属性中 address=0x02020000， length=0x4000。都是字长为1.
ranges属性
- ranges属性值可以为空或者按照( child-bus-address , parent-bus-address , length )格式编写的数字
- ranges 是一个地址映射/转换表， ranges 属性每个项目由子地址、父地址和地址空间长度这三部分组成。
- 如果 ranges 属性值为空值，说明子地址空间和父地址空间完全相同，不需要进行地址转换。
```
child-bus-address：子总线地址空间的物理地址，由父节点的#address-cells 确定此物理地址所占用的字长
parent-bus-address： 父总线地址空间的物理地址，同样由父节点的#address-cells 确定此物理地址所占用的字长
length： 子地址空间的长度，由父节点的#size-cells 确定此地址长度所占用的字长
```
特殊节点

在根节点“/”中有两个特殊的子节点： aliases 和 chosen
1. aliases
```
aliases {
    can0 = &flexcan1;
    can1 = &flexcan2;
    ...
    usbphy0 = &usbphy1;
    usbphy1 = &usbphy2;
};
```
  aliases 节点的主要功能就是定义别名，定义别名的目的就是为了方便访问节点。
  
  但是，一般会在节点命名的时候会加上 label，然后通过&label来访问节点。
2. chosen chosen 不是一个真实的设备， chosen 节点主要是为了 uboot 向 Linux 内核传递数据(bootargs 参数)。

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