关与设备树的概念，我们在Exynos4412 内核移植（六）—— 设备树解析 里面已经学习过，下面看一下设备树在设备驱动开发中起到的作用
Device Tree是一种描述硬件的数据结构，设备树源(Device Tree Source)文件（以.dts结尾）就是用来描述目标板硬件信息的。Device Tree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Device Tree中，可描述的信息包括（原先这些信息大多被hard code到kernel中）。
一、设备树基础概念
1、基本数据格式
device tree是一个简单的节点和属性树，属性是键值对，节点可以包含属性和子节点。下面是一个.dts格式的简单设备树。
/ {
node1 {
a-string-property = "A string";
a-string-list-property = "first string", "second string";
a-byte-data-property = [0x01 0x23 0x34 0x56];
child-node1 {
first-child-property;
second-child-property = <1>;
a-string-property = "Hello, world";
};
child-node2 {
};
};
node2 {
an-empty-property;
a-cell-property = <1 2 3 4>; /* each number (cell) is a uint32 */
child-node1 {
};
};
};
该树并未描述任何东西，也不具备任何实际意义，但它却揭示了节点和属性的结构。即：
a -- 一个的根节点:'/'，两个子节点：node1和node2；node1的子节点：child-node1和child-node2，一些属性分散在树之间。
b -- 属性是一些简单的键值对（key-value pairs）：value可以为空也可以包含任意的字节流。而数据类型并没有编码成数据结构，有一些基本数据表示可以在device tree源文件中表示。
c -- 文本字符串（null 终止）用双引号来表示：string-property = "a string"
d -- “Cells”是由尖括号分隔的32位无符号整数：cell-property = <0xbeef 123 0xabcd1234>
e -- 二进制数据是用方括号分隔：binary-property = [0x01 0x23 0x45 0x67];
f -- 不同格式的数据可以用逗号连接在一起：mixed-property = "a string", [0x01 0x23 0x45 0x67], <0x12345678>;
g -- 逗号也可以用来创建字符串列表：string-list = "red fish", "blue fish";
二、设备在device tree 中的描述
系统中的每个设备由device tree的一个节点来表示；
1、节点命名
花些时间谈谈命名习惯是值得的。每个节点都必须有一个
如果节点描述的设备有地址的话，就应该加上unit-address，unit-address通常是用来访问设备的主地址，并在节点的reg属性中被列出。后面我们将谈到reg属性。
2、设备
接下来将为设备树添加设备节点：
/ {
compatible = "acme,coyotes-revenge";
cpus {
cpu@0 {
compatible = "arm,cortex-a9";
};
cpu@1 {
compatible = "arm,cortex-a9";
};
};
serial@101F0000 {
compatible = "arm,pl011";
};
serial@101F2000 {
compatible = "arm,pl011";
};
gpio@101F3000 {
compatible = "arm,pl061";
};
interrupt-controller@10140000 {
compatible = "arm,pl190";
};
spi@10115000 {
compatible = "arm,pl022";
};
external-bus {
ethernet@0,0 {
compatible = "smc,smc91c111";
};
i2c@1,0 {
compatible = "acme,a1234-i2c-bus";
rtc@58 {
compatible = "maxim,ds1338";
};
};
flash@2,0 {
compatible = "samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";
};
};
};
在上面的设备树中，系统中的设备节点已经添加进来，树的层次结构反映了设备如何连到系统中。外部总线上的设备就是外部总线节点的子节点，i2c设备是i2c总线控制节点的子节点。总的来说，层次结构表现的是从CPU视角来看的系统视图。在这里这棵树是依然是无效的。它缺少关于设备之间的连接信息。稍后将添加这些数据。
设备树中应当注意：每个设备节点有一个compatible属性。flash节点的compatible属性有两个字符串。请阅读下一节以了解更多内容。 之前提到的，节点命名应当反映设备的类型，而不是特定型号。请参考ePAPR规范2.2.2节的通用节点命名，应优先使用这些命名。
3、compatible 属性
树中的每一个代表了一个设备的节点都要有一个compatible属性。compatible是OS用来决定绑定到设备的设备驱动的关键。
compatible是字符串的列表。列表中的第一个字符串指定了"
注：由于历史原因，ns16550没有制造商前缀，所有新的compatible值都应使用制造商的前缀。这种做法使得现有的设备驱动程序可以绑定到一个新设备上，同时仍能唯一准确的识别硬件。
4、编址
可编址的设备使用下列属性来将地址信息编码进设备树：
reg
#address-cells
#size-cells
每个可寻址的设备有一个reg属性，即以下面形式表示的元组列表：
reg = <address1 length1 [address2 length2] [address3 length3] ... >
每个元组,。每个地址值由一个或多个32位整数列表组成，被称做cells。同样地，长度值可以是cells列表，也可以为空。
既然address和length字段是大小可变的变量，父节点的#address-cells和#size-cells属性用来说明各个子节点有多少个cells。换句话说，正确解释一个子节点的reg属性需要父节点的#address-cells和#size-cells值。
5、内存映射设备
与CPU节点中的单一地址值不同，内存映射设备会被分配一个它能响应的地址范围。#size-cells用来说明每个子节点种reg元组的长度大小。
在下面的示例中，每个地址值是1 cell (32位) ，并且每个的长度值也为1 cell，这在32位系统中是非常典型的。64位计算机可以在设备树中使用2作为#address-cells和#size-cells的值来实现64位寻址。
serial@101f2000 {
compatible = "arm,pl011";
reg = <0x101f2000 0x1000 >;
};
gpio@101f3000 {
compatible = "arm,pl061";
reg = <0x101f3000 0x1000
0x101f4000 0x0010>;
};
interrupt-controller@10140000 {
compatible = "arm,pl190";
reg = <0x10140000 0x1000 >;
};
每个设备都被分配了一个基地址及该区域大小。本例中的GPIO设备地址被分成两个地址范围:0x101f30000x101f3fff和0x101f40000x101f400f。
三、设备树在platform设备驱动开发中的使用解析
我们仍以 Linux 设备驱动开发 —— platform设备驱动应用实例解析 文中的例子来解析设备树在platform设备驱动中如何使用；
1、设备树对platform中platform_device的替换
其实我们可以看到，Device Tree 是用来描述设备信息的，每一个设备在设备树中是以节点的形式表现出来；而在上面的 platform 设备中，我们利用platform_device 来描述一个设备，我们可以看一下二者的对比
fs4412-beep{
compatible = "fs4412,beep";
reg = < 0x114000a0 0x4 0x139D0000 0x14 >;
};
a -- fs4412-beep 为节点名，符合咱们前面提到的节点命名规范;
我们通过名字可以知道，该节点描述的设备是beep, 设备名是fs4412-beep；
b -- compatible = "fs4412,beep"; compatible 属性, 即一个字符串；
前面提到， 所有新的compatible值都应使用制造商的前缀，这里是
fs4412;
c -- reg = < 0x114000a0 0x4 0x139D0000 0x14 >;
reg属性来将地址信息编码进设备树，表示该设备的地址范围;这里是我们用到的寄存器及偏移量；
static struct resource beep_resource[] =
{
[0] = {
.start = 0x114000a0,
.end = 0x114000a0+0x4,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[1] = {
.start = 0x139D0000,
.end = 0x139D0000+0x14,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
};
static struct platform_device hello_device=
{
.name = "bigbang",// 没用了
.id = -1,
.dev.release = hello_release,
.num_resources = ARRAY_SIZE(beep_resource ),
.resource = beep_resource,
};
可以看到设备树中的设备节点完全可以替代掉platform_device。
2、有了设备树，如何实现device 与 driver 的匹配？
我们在上一篇还有 platform_device 中，是利用 .name 来实现device与driver的匹配的，但现在设备树替换掉了device，那我们将如何实现二者的匹配呢？有了设备树后，platform比较的名字存在哪？
我们先看一下原来是如何匹配的 ，platform_bus_type 下有个match成员，platform_match 定义如下
static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);
/* Attempt an OF style match first */
if (of_driver_match_device(dev, drv))
return 1;
/* Then try ACPI style match */
if (acpi_driver_match_device(dev, drv))
return 1;
/* Then try to match against the id table */
if (pdrv->id_table)
return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;
/* fall-back to driver name match */
return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);
}
其中又调用了of_driver_match_device(dev, drv) ，其定义如下：
static inline int of_driver_match_device(struct device *dev,
const struct device_driver *drv)
{
return of_match_device(drv->of_match_table, dev) != NULL;
}
其调用of_match_device(drv->of_match_table, dev) ，继续追踪下去，注意这里的参数 drv->of_match_table
const struct of_device_id *of_match_device(const struct of_device_id *matches,
const struct device *dev)
{
if ((!matches) || (!dev->of_node))
return NULL;
return of_match_node(matches, dev->of_node);
}
EXPORT_SYMBOL(of_match_device);
又调用 of_match_node(matches, dev->of_node) ，其中matches 是 struct of_device_id 类型的
/**
* of_match_node - Tell if an device_node has a matching of_match structure
* @matches: array of of device match structures to search in
* @node: the of device structure to match against
*
* Low level utility function used by device matching.
*/
const struct of_device_id *of_match_node(const struct of_device_id *matches,
const struct device_node *node)
{
const struct of_device_id *match;
unsigned long flags;
raw_spin_lock_irqsave(&devtree_lock, flags);
match = __of_match_node(matches, node);
raw_spin_unlock_irqrestore(&devtree_lock, flags);
return match;
}
EXPORT_SYMBOL(of_match_node);
找到 match = __of_match_node(matches, node); 注意着里的node是struct device_node 类型的
const struct of_device_id *__of_match_node(const struct of_device_id *matches,
const struct device_node *node)
{
const struct of_device_id *best_match = NULL;
int score, best_score = 0;
if (!matches)
return NULL;
for (; matches->name[0] || matches->type[0] || matches->compatible[0]; matches++) {
score = __of_device_is_compatible(node, matches->compatible,
matches->type, matches->name);
if (score > best_score) {
best_match = matches;
best_score = score;
}
}
return best_match;
}
继续追踪下去
static int __of_device_is_compatible(const struct device_node *device,
const char *compat, const char *type, const char *name)
{
struct property *prop;
const char *cp;
int index = 0, score = 0;
/* Compatible match has highest priority */
if (compat && compat[0]) {
prop = __of_find_property(device, "compatible", NULL);
for (cp = of_prop_next_string(prop, NULL); cp;
cp = of_prop_next_string(prop, cp), index++) {
if (of_compat_cmp(cp, compat, strlen(compat)) == 0) {
score = INT_MAX/2 - (index << 2);
break;
}
}
if (!score)
return 0;
}
/* Matching type is better than matching name */
if (type && type[0]) {
if (!device->type || of_node_cmp(type, device->type))
return 0;
score += 2;
}
/* Matching name is a bit better than not */
if (name && name[0]) {
if (!device->name || of_node_cmp(name, device->name))
return 0;
score++;
}
return score;
}
看这句 prop = __of_find_property(device, "compatible", NULL);
可以发先追溯到底，是利用"compatible"来匹配的，即设备树加载之后，内核会自动把设备树节点转换成 platform_device这种格式，同时把名字放到of_node这个地方。
platform_driver 部分
可以看到原来是利用platform_driver 下的 struct driver 结构体中的 name 成员来匹配的，看一下 struct driver 结构体的定义：
struct device_driver {
const char *name;
struct bus_type *bus;
struct module *owner;
const char *mod_name; /* used for built-in modules */
bool suppress_bind_attrs; /* disables bind/unbind via sysfs */
const struct of_device_id *of_match_table;
const struct acpi_device_id *acpi_match_table;
int (*probe) (struct device *dev);
int (*remove) (struct device *dev);
void (*shutdown) (struct device *dev);
int (*suspend) (struct device *dev, pm_message_t state);
int (*resume) (struct device *dev);
const struct attribute_group **groups;
const struct dev_pm_ops *pm;
struct driver_private *p;
}
成员中有const struct of_device_id *of_match_table; 是struct of_device_id 类型，定义如下：
/*
* Struct used for matching a device
*/
struct of_device_id
{
char name[32];
char type[32];
char compatible[128];
const void *data;
};
可以看到其作用就是为了匹配一个设备。我们所要做的就是对 char compatible[128] 的填充；设备树加载之后，内核会自动把设备树节点转换成 platform_device这种格式，同时把名字放到of_node这个地方。
3、基于设备树的driver的结构体的填充
匹配的方式发生了改变，那我们的platform_driver 也要修改了
基于设备树的driver的结构体的填充：
static struct of_device_id beep_table[] = {
{.compatible = "fs4412,beep"},
};
static struct platform_driver beep_driver=
{
.probe = beep_probe,
.remove = beep_remove,
.driver={
.name = "bigbang",
.of_match_table = beep_table,
},
};
原来的driver是这样的，可以对比一下
static struct platform_driver beep_driver=
{
.driver.name = "bigbang",
.probe = beep_probe,
.remove = beep_remove,
};
4、设备树编译
我们在 arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dts 中添加
fs4412-beep{
compatible = "fs4412,beep";
reg = <0x114000a0 0x4 0x139D0000 0x14>;
};
就可以编译设备树了
make dtbs 在内核根目录
vim arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dts
sudo cp arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dtb /tftpboot/
然后，将设备树下载到0x42000000处，并加载驱动 insmod driver.ko, 测试下驱动。
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