dts入门.docx
《dts入门.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《dts入门.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
dts入门
dts入门
本文目标是了解dts基本语法，可以尝试去看内核dts中的文件，follow去配置。
一、dts产生原因
DTS即DeviceTreeSource设备树源码,DeviceTree是一种描述硬件的数据结构，它起源于OpenFirmware（OF）。
它替代arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx中的板级spec代码，便于code管理。
ARM平台的相关code相关规范调整：
1、ARM的核心代码仍然保存在arch/arm目录下
2、ARMSOCcorearchitecturecode保存在arch/arm目录下
3、ARMSOC的周边外设模块的驱动保存在drivers目录下
4、ARMSOC的特定代码在arch/arm/mach-xxx目录下
5、ARMSOCboardspecific的代码被移除，由DeviceTree机制来负责传递硬件拓扑和硬件资源信息。
本质上，DeviceTree改变了原来用hardcode方式将HW配置信息嵌入到内核代码的方法，改用bootloader传递一些参数。
如果我们认为kernel是一个blackbox，那么其输入参数应该包括：
a.识别platform的信息b.runtime的配置参数c.设备的拓扑结构以及特性
对于嵌入式系统，在系统启动阶段，bootloader会加载内核并将控制权转交给内核，此外，还需要把上述的三个参数信息传递给kernel，以便kernel可以有较大的灵活性。
在linuxkernel中，DeviceTree的设计目标就
是如此。
二、dts基本知识
2.1dts加载过程
如果要使用DeviceTree，首先用户要了解自己的硬件配置和系统运行参数，并把这些信息组织成DeviceTreesourcefile。
通过DTC（DeviceTreeCompiler），可以将这些适合人类阅读的DeviceTreesourcefile变成适合机器处理的DeviceTreebinaryfile（有一个更好听的名字，DTB，devicetreeblob）。
在系统启动的时候，bootprogram（例如：
firmware、bootloader）可以将保存在flash中的DTBcopy到内存（当然也可以通过其他方式，例如可以通过bootloader的交互式命令加载DTB，或者firmware可以探测到device的信息，组织成DTB保存在内存中），并把DTB的起始地址传递给clientprogram（例如OSkernel，bootloader或者其他特殊功能的程序）。
对于计算机系统（computersystem），一般是firmware->bootloader->OS，对于嵌入式系统，一般是bootloader->OS。
在高通msm8992平台：
sbl将烧写在emmc中的cdt.bin进行读取和处理，获得nPlatform和nSubtype，如果没有CDT分区，那么就使用代码里配置的cdt，存入共享内存；
lk将从共享内存中获得nPlatform和nSubtype进行相应处理，确定dtbentry，然后选择一个对应的dtb（所有dtb保存在boot.img中）从emmc中读进内存地址hdr->tags_addr，这个参数会传递给kernel；
kernel通过传入的dtb地址进行设备的创建。
2.2dts描述信息
DeviceTree由一系列被命名的结点（node）和属性（property）组成，而结点本身可包含子结点。
所谓属性，其实就是成对出现的name和value。
在DeviceTree中，可描述的信息包括（原先这些信息大多被hardcode到kernel中）：
CPU的数量和类别
内存基地址和大小
总线和桥
外设连接
中断控制器和中断使用情况
GPIO控制器和GPIO使用情况
Clock控制器和Clock使用情况
它基本上就是画一棵电路板上CPU、总线、设备组成的树，Bootloader会将这棵树传递给内核，然后内核可以识别这棵树，并根据它展开出Linux内核中的platform_device、i2c_client、spi_device等设备，而这些设备用到的内存、IRQ等资源，也被传递给了内核，内核会将这些资源绑定给展开的相应的设备。
是否DeviceTree要描述系统中的所有硬件信息？
答案是否定的。
基本上，那些可以动态探测到的设备是不需要描述的，例如USBdevice。
不过对于SOC上的usbhostcontroller，它是无法动态识别的，需要在devicetree中描述。
同样的道理，在computersystem中，PCIdevice可以被动态探测到，不需要在devicetree中描述，但是PCIbridge如果不能被探测，那么就需要描述之。
.dts文件是一种ASCII文本格式的DeviceTree描述，此文本格式非常人性化，适合人类的阅读习惯。
基本上，在ARMLinux在，一个.dts文件对应一个ARM的machine，一般放置在内核的arch/arm/boot/dts/目录。
由于一个SoC可能对应多个machine（一个SoC可以对应多个产品和电路板），势必这些.dts文件需包含许多共同的部分，Linux内核为了简化，把SoC公用的部分或者多个machine共同的部分一般提炼为.dtsi，类似于C语言的头文件。
其他的machine对应的.dts就include这个.dtsi。
譬如在arch/arm/boot/dts/qcom/目录下，高通的很多.dtsi都include了skeleton.dtsi或者skeleton64.dtsi。
正常情况下所有的dts文件以及dtsi文件都含有一个根节点”/”，这样include之后就会造成有很多个“根节点”。
按理说devicetree既然是一个树，那么其只能有一个根节点，所有其他的节点都是派生于根节点的childnode。
其实DeviceTreeCompiler会对DTS的node进行合并，最终生成的DTB中只有一个rootnode.
devicetree的基本单元是node。
这些node被组织成树状结构，除了rootnode，每个node都只有一个parent。
一个devicetree文件中只能有一个rootnode。
每个node中包含了若干的property/value来描述该node的一些特性。
每个node用节点名字（nodename）标识，节点名字的格式是node-name@unit-address。
如果该node没有reg属性（后面会描述这个property），那么该节点名字中必须不能包括@和unit-address。
unit-address的具体格式是和设备挂在那个bus上相关。
例如对于cpu，其unit-address就是从0开始编址，依次加一。
而具体的设备，例如以太网控制器，其unit-address就是寄存器地址。
rootnode的nodename是确定的，必须是“/”。
在一个树状结构的devicetree中，如何引用一个node呢？
要想唯一指定一个node必须使用fullpath，例如/node-name-1/node-name-2/node-name-N
2.3dts组成结构示例
/{"/"表示root结点，该结点下有两个子结点node1和node2
node1{结点"node1"下又含有子结点，本例中为"child-node1"和"child-node2"，各结点都有一系列属性
a-string-property="Astring";属性是字符串
a-string-list-property="firststring","secondstring";字符串数组
a-byte-data-property=[0x010x230x340x56];二进制数组
child-node1{
first-child-property;
second-child-property=<1>;Cells（由u32整数组成）
a-string-property="Hello,world";
};
child-node2{
};
};
node2{
an-empty-property;属性为空
a-cell-property=<1234>;/*eachnumber（cell）isauint32*/
child-node1{
};
};
};
上述.dts文件并没有什么真实的用途，但它基本表征了一个DeviceTree源文件的结构。
2.4dts语法
完整的DeviceTree可以将一个PCB摆在你眼前，下面我们一起来看一下：
下面以一个最简单的machine为例来看如何写一个.dts文件。
假设此machine的配置如下：
1个双核ARMCortex-A932位处理器；
ARM的localbus上的内存映射区域分布了2个串口（分别位于0x101F1000和0x101F2000）、GPIO控制器（位于0x101F3000）、SPI控制器（位于0x10115000）、中断控制器（位于0x10140000）和一个externalbus桥；
Externalbus桥上又连接了SMCSMC91111Ethernet（位于0x10100000）、I2C控制器（位于0x10160000）、64MBNORFlash（位于0x30000000）；
Externalbus桥上连接的I2C控制器所对应的I2C总线上又连接了MaximDS1338实时钟（I2C地址为0x58）。
其对应的.dts文件为：
/ {
compatible = "acme,coyotes-revenge";
#address-cells = <1>; 子结点需要一个cell描述地址
#size-cells = <1>; 子结点需要一个cell描述长度
interrupt-parent = <&intc>;
cpus {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
cpu@0 {
compatible = "arm,cortex-a9";
reg = <0>;
};
cpu@1 {
compatible = "arm,cortex-a9";
reg = <1>;
};
};
serial@101f1000 { 串口
compatible = "arm,pl011";
reg = <0x101f1000 0x1000 >;
interrupts = < 1 0 >;
};
serial@101f2000 { 串口
compatible = "arm,pl011";
reg = <0x101f2000 0x1000 >;
interrupts = < 2 0 >;
};
gpio@101f3000 { GPIO控制器
compatible = "arm,pl061";
reg = <0x101f3000 0x1000
0x101f4000 0x0010>;
interrupts = < 3 0 >;
};
intc:
interrupt-controller@10140000 { 中断控制器
compatible = "arm,pl190";
reg = <0x10140000 0x1000 >;
interrupt-controller;
#interrupt-cells = <2>;
};
spi@10115000 { spi控制器
compatible = "arm,pl022";
reg = <0x10115000 0x1000 >; 起始地址为0x10115000，长度为0x1000
interrupts = < 4 0 >;
};
external-bus { externalbus桥
#address-cells = <2> 子结点需要两个cell描述地址，片选
#size-cells = <1>; 子结点需要一个cell描述长度
ranges = <0 0 0x10100000 0x10000 // Chipselect 1, Ethernet 片选00，地址0x10100000 ，长度0x10000
1 0 0x10160000 0x10000 // Chipselect 2, i2c controller
2 0 0x30000000 0x1000000>; // Chipselect 3, NOR Flash
ethernet@0,0 {
compatible = "smc,smc91c111";
reg = <0 0 0x1000>;
interrupts = < 5 2 >;
};
i2c@1,0 {
compatible = "acme,a1234-i2c-bus";
#address-cells = <1>; rtc需要一个cell描述地址
#size-cells = <0>; rtc不需要0描述长度
reg = <1 0 0x1000>;
rtc@58 {
compatible = "maxim,ds1338";
reg = <58>;
interrupts = < 7 3 >;
};
};
flash@2,0 {
compatible = "samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";
reg = <2 0 0x4000000>;
};
};
};
注释不是太多，下面来详细分类解释：
2.4.1compatible
上述.dts文件中,root结点"/"的compatible属性compatible="acme,coyotes-revenge";定义了系统的名称，它的组织形式为：
,。
Linux内核透过root结点"/"的compatible属性即可判断它启动的是什么machine。
在.dts文件的每个设备，都有一个compatible属性，compatible属性用户驱动和设备的绑定。
compatible属性是一个字符串的列表，列表中的第一个字符串表征了结点代表的确切设备，形式为","，其后的字符串表征可兼容的其他设备。
可以说前面的是特指，后面的则涵盖更广的范围。
如在arch/arm/boot/dts/vexpress-v2m.dtsi中的Flash结点：
flash@0,00000000 {
compatible = "arm,vexpress-flash", "cfi-flash";
reg = <0 0x00000000 0x04000000>,
<1 0x00000000 0x04000000>;
bank-width = <4>;
};
compatible属性的第2个字符串"cfi-flash"明显比第1个字符串"arm,vexpress-flash"涵盖的范围更广。
2.4.2name@unit-address
接下来root结点"/"的cpus子结点下面又包含2个cpu子结点，描述了此machine上的2个CPU，并且二者的compatible属性为"arm,cortex-a9"。
注意cpus和cpus的2个cpu子结点的命名，它们遵循的组织形式为：
[@]，<>中的内容是必选项，[]中的则为可选项。
name是一个ASCII字符串，用于描述结点对应的设备类型，如网卡适配器对应的结点name宜为ethernet，表示这个是网卡。
如果一个结点描述的设备有地址，则应该给出@unit-address。
多个相同类型设备结点的name可以一样，只要unit-address不同即可，如本例中含有cpu@0、cpu@1以及serial@101f0000与serial@101f2000这样的同名结点。
设备的unit-address地址也经常在其对应结点的reg属性中给出。
2.4.3regaddress-cellssize-cells
设备的地址特性根据一下几个属性来控制：
●reg
●#address-cells
●#size-cells
reg意为region，区域。
格式为：
reg=;
父类的address-cells和size-cells决定了子类的相关属性要包含多少个cell，如果子节点有特殊需求的话，可以自己再定义，这样就可以摆脱父节点的控制。
address-cells决定了address1/2/3包含几个cell，size-cells决定了length1/2/3包含了几个cell，用上面的dts文件内容举例子说明：
例子2.4.3.1
root结点的#address-cells=<1>;和#size-cells=<1>;决定了serial、gpio、spi等结点的address和length字段的长度分别为1
serial@101f1000 {
compatible = "arm,pl011";
reg = <0x101f1000 0x1000 >;地址0x101f1000，长度 0x1000
interrupts = < 1 0 >;
};
例子2.4.3.2
i2c控制器模块下的rtc模块。
因为I2C设备只是被分配在一个地址上，不需要其他任何空间，所以只需要一个address的cell就可以描述完整，不需要size-cells
/ {
compatible = "acme,coyotes-revenge";
#address-cells = <1>; 子结点需要一个cell描述地址
#size-cells = <1>; 子结点需要一个cell描述长度
interrupt-parent = <&intc>;
...
external-bus{
#address-cells=<2>
#size-cells=<1>;
...
i2c@1,0{
compatible="acme,a1234-i2c-bus";
#address-cells=<1>;重新写address-cells
#size-cells=<0>;重新写address-cells
reg=<100x1000>;
rtc@58{
compatible="maxim,ds1338";
reg=<58>;只需要一个addresscell，不需要cell再描述长度
};
};
...
};
例子2.4.3.3
当需要描述的设备不是本地设备时，就需要描述一个从设备地址空间到CPU地址空间的映射关系，这里就需要用到ranges属性。
还是以上边的external-bus举例
ranges属性为一个地址转换表。
表中的每一行都包含了子地址、父地址、在自地址空间内的区域大小。
他们的大小（包含的cell）分别由子节点的address-cells的值、父节点的address-cells的值和子节点的size-cells来决定。
/ {
compatible = "acme,coyotes-revenge";
#address-cells = <1>; 子结点需要一个cell描述地址
#size-cells = <1>; 子结点需要一个cell描述长度
interrupt-parent = <&intc>;
...
00两个cell，由子节点external-bus的address-cells=<2>决定；
0x10100000一个cell，由父节点（/）的address-cells=<1>决定；
0x10000一个cell，由子节点external-bus的size-cells=<1>决定。
最终第一行说明的意思就是：
片选0，偏移0（选中了网卡），被映射到CPU地址空间的0x10100000~0x10110000中，地址长度为0x10000。
external-bus{
#address-cells=<2>
#size-cells=<1>;
ranges=<000x101000000x10000//Chipselect1,Ethernet
100x101600000x10000//Chipselect2,i2ccontroller
200x300000000x1000000>;//Chipselect3,NORFlash
};
进阶例子2.4.3.4
pci@0x10180000{
compatible="arm,versatile-pci-hostbridge","pci";
reg=<0x101800000x1000>;
interrupts=<80>;
bus-ranges=<00>;
#address-cells=<3>
#size-cells=<2>;
升级会员 