摘要：是不是所有的Linux內(nèi)核都是完美的,？畢竟諸多黑客效力于此,，當(dāng)然不是，至少在內(nèi)核3.x版本之前不是,，之前的代碼臃腫，代碼利用率較低,，直到設(shè)備樹的引入,，徹底改善這一情況,；

　　一、FDT的概念

　　系統(tǒng)啟動時,，Bootloader開始加載,，將內(nèi)核文件，如zImage讀取到內(nèi)存中,，內(nèi)核按照我們的代碼,，逐一去配置每個寄存器，每個外設(shè),，似乎沒有什么問題,。但是試想一下，100種ARM芯片,，就要寫100個配置文件么,？當(dāng)然，如果你非要這么做,，我也無話可說,。如果能抽象出一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它可以直接抽象出內(nèi)核需要配置的所有硬件以及硬件屬性,，BootLoader預(yù)讀取到內(nèi)存中,，在內(nèi)核啟動以后，可以直接配置,，對于用戶而言,，配置MCU的外圍時我們直接面對的就只是這個DTS文件，極其方便快捷,。FDT準(zhǔn)確來講是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),，使得硬件可以用形如XML的描述語言來描述。

　　二,、設(shè)備樹結(jié)構(gòu)

　　圖一 設(shè)備樹結(jié)構(gòu)

　　設(shè)備樹一般包含以上內(nèi)容：

　　根節(jié)點(diǎn)“/”下的model ,，這個一般為字符串類型，它描述了廠商以及板子名稱,；

　　根節(jié)點(diǎn)“/”下的compitable,，這個一般為字符串類型，用以匹配model選定的開發(fā)板對應(yīng)的代碼,；包括后續(xù)外圍驅(qū)動的匹配均是有這個compitable來完成,；

　　根節(jié)點(diǎn)“/”下的aliases，這個設(shè)備節(jié)點(diǎn)只能放在根節(jié)點(diǎn)目錄,，主要用以存放外設(shè)的別名,，簡單講，"/soc/aips-bus@02000000/spba-bus@02000000/serial@02020000"其實是一個串口,，但是開發(fā)人員自己看起來并不直觀,，我可以在aliases中寫作：serial ="/soc/aips-bus@02000000/spba-bus@02000000/serial@02020000";serial即可代替剛才的串口設(shè)備,；

　　根節(jié)點(diǎn)“/”下的chosen:這個并非物理設(shè)備節(jié)點(diǎn)，而是內(nèi)核啟動參數(shù)的節(jié)點(diǎn),，類似于uboot階段的bootargs參數(shù),；

　　當(dāng)然，這個節(jié)點(diǎn)也可以是子節(jié)點(diǎn),，不一定要在根節(jié)點(diǎn)下,；

　　實例：chosen {

　　stdout-path = &uart1;

　　};

　　?snvs@020b0000:除以上節(jié)點(diǎn)，剩下的我一般稱之為物理設(shè)備節(jié)點(diǎn)（可能不準(zhǔn)確）,，以snvs外設(shè)舉例,，直接舉例；

　　實例：snvs@020b0000{

　　conpitable = “fsl,imx6ul-snvs”;

　　reg = <0x020b0000 0x4000>;

　　interrupts = <0x0 0x4 0x4>;

　　};

　?。?）“@”后面緊跟就是該外設(shè)在MCU總線的地址,，這個不難理解，可以理解為外設(shè)的基地址,，外設(shè)模型 name@addresss;”

　?。?）“compitable”:如上陳述，非常關(guān)鍵的屬性,，匹配外設(shè)驅(qū)動,，屬性模型 compitable = “[manufacture,[model]]”;

　　（3）“reg”:該屬性為外設(shè)地址屬性,，第一個參數(shù)為該節(jié)點(diǎn)總線地址,，后者為地址長度；

　?。?）“interrupt”:顧名思義,，該外設(shè)的中斷，para1表示該中斷是不是SPI中斷（shared peripheral interrupt）,，注意名詞區(qū)分,，參數(shù)值為1表示為SPI中斷，反之不是SPI中斷,；para2是該中斷號,；para3表示觸發(fā)方式，參數(shù)值為1,，表示上升沿觸發(fā),，為4表示高電平觸發(fā),；如果需要低電平以及下降沿觸發(fā),，硬件需要加非門；

　　三,、編譯設(shè)備樹與反編譯

　　設(shè)備樹編譯,，我們都知道使用如下命令編譯：

　　make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-  dtbs  或者

　　make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-  all

　　實際上,，是dtc這個文件在負(fù)責(zé)把dts解釋成dtb文件，該文件在內(nèi)核源碼根目錄 ./scripts/dtc

　　編譯命令：

　　./scripts/dtc/dtc –I dts –O dtb /home/gyh/tmp/imx6y2c-256m.dtb  ./arch/arm/boot/dts/imx6y2c-256m.dts

　　反編譯命令：

　　./scripts/dtc/dtc -I dtb -O dts -o /home/gyh/tmp/imx6y2c_asm.dts   ./arch/arm/boot/dts/imx6y2c-256m.dtb

　　對于Linux命令的使用,，可以使用help cmdname 或者man cmdname,，對于dtc，非內(nèi)建命令,，man dtc:

　　-I <input format>

　　Input formats are:

　　dts - device tree source text

　　dtb - device tree blob

　　fs - /proc/device-tree style directory

　　-O <output format>

　　Output formats are:

　　dts - device tree source text

　　dtb - device tree blob

　　asm - assembler source

　　系統(tǒng)提供的dts一般引用dtsi這個母設(shè)備樹,，所以大量外設(shè)都是直接引用dtsi中的，因此很難理解這些字符串是怎樣的匹配驅(qū)動程序的,，但是一旦將已經(jīng)生產(chǎn)的dtb文件反編譯,，生產(chǎn)的dts文件將更直觀；但是易讀性也更差,。這并不矛盾,；我選擇，” /”  ,”chosen” ,”aliases”三個節(jié)點(diǎn)來對比,。

　　圖二 BSP提供的dts文件

圖三 反編譯的dts文件

　　對同一個chosen節(jié)點(diǎn)：BSP中dts描述為stdout-path = &uart1;這樣很難想象它是怎樣把該外設(shè)定義為標(biāo)準(zhǔn)輸出的,，但是如果看反編譯文件可以較好的理解，標(biāo)準(zhǔn)輸出被重定向到某個可以作為輸出的外設(shè)地址,；

　　四,、設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)添加與驗證

　　（1）直接在dts文件中查找,，是否已經(jīng)存在你需要的外設(shè)節(jié)點(diǎn),；如果有，且該外設(shè)支持多從機(jī)或者多節(jié)點(diǎn),，直接在該節(jié)點(diǎn)下面,，添加子節(jié)點(diǎn)，以GPIO_LED為例,。

　　圖四 GPIO_LEDS節(jié)點(diǎn)

　?。?）假設(shè)，你需要添加一個黃色的LED,，那么仿照已經(jīng)存在的節(jié)點(diǎn),，復(fù)制一個節(jié)點(diǎn)在母節(jié)點(diǎn)下，命名為green-led,同時用GPIO3_4為該LED驅(qū)動引腳,；你希望在arm板上叫他,，My_Cute（這個名字不好），那么最后修改如下：

　　圖五 增加yellow-led節(jié)點(diǎn)

　?。?）節(jié)點(diǎn)添加完成,，引用了GPIO3_4，所以你需要確認(rèn)該MCU引腳已經(jīng)配置為GPIO功能,，這里直接貼出配置代碼：MX6UL_PAD_LCD_RESET__GPIO3_IO04 0x40017059

　　圖六 引腳配置為GPIO

　　該宏定義MX6UL_PAD_LCD_RESET__GPIO3_IO04在./arch/arm/boot/dts/imx6ull-pinfunc.h中,；針對同一個引腳的全部復(fù)用,，均定義了宏，可以直接調(diào)用,；該dts并未直接包含imx6ull-pinfunc.h,，在其他dtsi中已經(jīng)包含該頭文件；

　?。?）如果之前已經(jīng)完全編譯過內(nèi)核,，可以直接編譯dtb，注意不要make menuconfig或者defconfig,，否則會覆蓋zImage的配置文件.config,；

　　make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-  dtbs

　　（5）編譯完成后,，開發(fā)板直接進(jìn)入uboot模式,，tftp網(wǎng)絡(luò)燒寫dtb，reset重啟生效,；

　　run updtb

　?。▊渥ⅲ簎pdtb為組合命令updtb=if tftp ${fdt_file}; then nand erase.part dtb; nand write ${loadaddr} dtb ${filesize}; fi;）

　　（6）如果dtb按照我們理解修改是正確的,，那么我們將在開發(fā)板的/sys/class/leds下面看到我們的My_Cute這個LED節(jié)點(diǎn),；結(jié)果如下：

　　圖七 開發(fā)板設(shè)備截圖

　　其實，可以看到/sys/class/leds下面的設(shè)備節(jié)點(diǎn)都是指向/devices/platfome/leds目錄的連接文件,，也就是這里僅僅是這個設(shè)備的“快捷方式”,，我們也可以進(jìn)行文件IO操作；

　?。?）文件IO操作：打開My_Cute節(jié)點(diǎn),，可以看到以下接口可以操作，但是我們在添加GPIO_LEDS并沒有添加這些屬性,。Brightness, trigger—led亮度以及觸發(fā)方式比較常用,，那么問題來了，為什么會有這些接口,。因為它們繼承了母節(jié)點(diǎn)的屬性,，所以我們需要找到母節(jié)點(diǎn)設(shè)備的定義。

　　圖八 yellow-led的操作接口

　?。?）講道理,，所有的內(nèi)核驅(qū)動你都可以嘗試在 ./driver/下面去找，針對led類,，我們直接進(jìn)入leds文件夾,，發(fā)現(xiàn)leds的驅(qū)動leds-gpio.c在，在這里就可以理解led的接口為什么是這樣；當(dāng)然優(yōu)秀的驅(qū)動應(yīng)該還有一份清晰的文檔,，你同樣可也嘗試去源碼根目錄的. /Documentation 中查找leds-gpio的使用文檔；這里也會解釋,，我為什么會去開發(fā)板的/sys/class/leds下面去查看我增加的My_Cute節(jié)點(diǎn),；

　　圖九 驅(qū)動使用文檔

　　（9）增加一個驅(qū)動或者一個設(shè)備節(jié)點(diǎn)到設(shè)備樹中,，你可以先查看內(nèi)核源碼的/ Documentation目錄,，其中包含了幾乎所有驅(qū)動的使用說明以及設(shè)備樹屬性的解釋，同時也包括大量優(yōu)秀的內(nèi)核調(diào)試技巧,；再去寫節(jié)點(diǎn),，也可以先模仿，針對不懂的地方再來看文檔,，印象更為深刻,。

　　五、結(jié)語

　　設(shè)備樹相比于傳統(tǒng)的配置文件,，無疑是降低了Linux外設(shè)開發(fā)與使用的門檻,，但是也隱藏了大量的細(xì)節(jié)，難以了解其底層的驅(qū)動原理,；對于LINUX內(nèi)核的了解,，我所認(rèn)識的還不及冰山一角，單希望對你有一點(diǎn)幫助,。