ARM Linux 3.x的设备树（Device Tree）

秒速五厘米 2021-11-10 12:10 297阅读 0赞

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本文部分案例和文字英文原版来源于 http://devicetree.org/Device\_Tree\_Usage

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1.    ARM Device Tree起源  
Linus Torvalds在2011年3月17日的ARM Linux邮件列表宣称“this whole ARM thing is a f\*cking pain in the ass”，引发ARM Linux社区的地震，随后ARM社区进行了一系列的重大修正。在过去的ARM Linux中，arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx中充斥着大量的垃圾代码，相当多数的代码只是在描述板级细节，而这些板级细节对于内核来讲，不过是垃圾，如板上的platform设备、resource、i2c\_board\_info、spi\_board\_info以及各种硬件的platform\_data。读者有兴趣可以统计下常见的s3c2410、s3c6410等板级目录，代码量在数万行。  
社区必须改变这种局面，于是PowerPC等其他体系架构下已经使用的Flattened Device Tree（FDT）进入ARM社区的视野。Device Tree是一种描述硬件的数据结构，它起源于 OpenFirmware (OF)。在Linux 2.6中，ARM架构的板极硬件细节过多地被硬编码在arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx，采用Device Tree后，许多硬件的细节可以直接透过它传递给Linux，而不再需要在kernel中进行大量的冗余编码。  
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）：

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。

2.    Device Tree组成和结构  
整个Device Tree牵涉面比较广，即增加了新的用于描述设备硬件信息的文本格式，又增加了编译这一文本的工具，同时Bootloader也需要支持将编译后的Device Tree传递给Linux内核。

DTS (device tree source)  
.dts文件是一种ASCII 文本格式的Device Tree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ARM Linux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，对于VEXPRESS而言，vexpress-v2m.dtsi就被vexpress-v2p-ca9.dts所引用， vexpress-v2p-ca9.dts有如下一行：  
/include/ "vexpress-v2m.dtsi"  
当然，和C语言的头文件类似，.dtsi也可以include其他的.dtsi，譬如几乎所有的ARM SoC的.dtsi都引用了skeleton.dtsi。  
.dts（或者其include的.dtsi）基本元素即为前文所述的结点和属性：

/ \{  
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 \{  
\};  
\};  
\};  
上述.dts文件并没有什么真实的用途，但它基本表征了一个Device Tree源文件的结构：  
1个root结点"/"；  
root结点下面含一系列子结点，本例中为"node1" 和 "node2"；  
结点"node1"下又含有一系列子结点，本例中为"child-node1" 和 "child-node2"；  
各结点都有一系列属性。这些属性可能为空，如" an-empty-property"；可能为字符串，如"a-string-property"；可能为字符串数组，如"a-string-list-property"；可能为Cells（由u32整数组成），如"second-child-property"，可能为二进制数，如"a-byte-data-property"。  
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ARM Cortex-A9 32位处理器；  
ARM的local bus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0x10170000）、中断控制器（位于0x10140000）和一个external bus桥；  
External bus桥上又连接了SMC SMC91111 Ethernet（位于0x10100000）、I2C控制器（位于0x10160000）、64MB NOR Flash（位于0x30000000）；  
External bus桥上连接的I2C控制器所对应的I2C总线上又连接了Maxim DS1338实时钟（I2C地址为0x58）。  
其对应的.dts文件为：

/ \{  
compatible = "acme,coyotes-revenge";  
\#address-cells = <1>;  
\#size-cells = <1>;  
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@101f0000 \{  
compatible = "arm,pl011";  
reg = <0x101f0000 0x1000 >;  
interrupts = < 1 0 >;  
\};

serial@101f2000 \{  
compatible = "arm,pl011";  
reg = <0x101f2000 0x1000 >;  
interrupts = < 2 0 >;  
\};

gpio@101f3000 \{  
compatible = "arm,pl061";  
reg = <0x101f3000 0x1000  
0x101f4000 0x0010>;  
interrupts = < 3 0 >;  
\};

intc: interrupt-controller@10140000 \{  
compatible = "arm,pl190";  
reg = <0x10140000 0x1000 >;  
interrupt-controller;  
\#interrupt-cells = <2>;  
\};

spi@10115000 \{  
compatible = "arm,pl022";  
reg = <0x10115000 0x1000 >;  
interrupts = < 4 0 >;  
\};

external-bus \{  
\#address-cells = <2>  
\#size-cells = <1>;  
ranges = <0 0 0x10100000 0x10000 // Chipselect 1, Ethernet  
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>;  
\#size-cells = <0>;  
reg = <1 0 0x1000>;  
interrupts = < 6 2 >;  
rtc@58 \{  
compatible = "maxim,ds1338";  
reg = <58>;  
interrupts = < 7 3 >;  
\};  
\};

flash@2,0 \{  
compatible = "samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";  
reg = <2 0 0x4000000>;  
\};  
\};  
\};  
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：<manufacturer>,<model>。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"<manufacturer>,<model>"，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。  
再比如，Freescale MPC8349 SoC含一个串口设备，它实现了国家半导体（National Semiconductor）的ns16550 寄存器接口。则MPC8349串口设备的compatible属性为compatible = "fsl,mpc8349-uart", "ns16550"。其中，fsl,mpc8349-uart指代了确切的设备， ns16550代表该设备与National Semiconductor 的16550 UART保持了寄存器兼容。  
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：<name>\[@<unit-address>\]，<>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3com Ethernet适配器对应的结点name宜为ethernet，而不是3com509。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。ePAPR标准给出了结点命名的规范。  
可寻址的设备使用如下信息来在Device Tree中编码地址信息：

reg  
    \#address-cells  
    \#size-cells  
其中reg的组织形式为reg = <address1 length1 \[address2 length2\] \[address3 length3\] ... >，其中的每一组address length表明了设备使用的一个地址范围。address为1个或多个32位的整型（即cell），而length则为cell的列表或者为空（若\#size-cells = 0）。address 和 length 字段是可变长的，父结点的\#address-cells和\#size-cells分别决定了子结点的reg属性的address和length字段的长度。在本例中，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。cpus 结点的\#address-cells = <1>;和\#size-cells = <0>;决定了2个cpu子结点的address为1，而length为空，于是形成了2个cpu的reg = <0>;和reg = <1>;。external-bus结点的\#address-cells = <2>和\#size-cells = <1>;决定了其下的ethernet、i2c、flash的reg字段形如reg = <0 0 0x1000>;、reg = <1 0 0x1000>;和reg = <2 0 0x4000000>;。其中，address字段长度为0，开始的第一个cell（0、1、2）是对应的片选，第2个cell（0，0，0）是相对该片选的基地址，第3个cell（0x1000、0x1000、0x4000000）为length。特别要留意的是i2c结点中定义的 \#address-cells = <1>;和\#size-cells = <0>;又作用到了I2C总线上连接的RTC，它的address字段为0x58，是设备的I2C地址。  
root结点的子结点描述的是CPU的视图，因此root子结点的address区域就直接位于CPU的memory区域。但是，经过总线桥后的address往往需要经过转换才能对应的CPU的memory映射。external-bus的ranges属性定义了经过external-bus桥后的地址范围如何映射到CPU的memory区域。

ranges = <0 0 0x10100000 0x10000 // Chipselect 1, Ethernet  
1 0 0x10160000 0x10000 // Chipselect 2, i2c controller  
2 0 0x30000000 0x1000000>; // Chipselect 3, NOR Flash  
ranges是地址转换表，其中的每个项目是一个子地址、父地址以及在子地址空间的大小的映射。映射表中的子地址、父地址分别采用子地址空间的\#address-cells和父地址空间的\#address-cells大小。对于本例而言，子地址空间的\#address-cells为2，父地址空间的\#address-cells值为1，因此0 0  0x10100000   0x10000的前2个cell为external-bus后片选0上偏移0，第3个cell表示external-bus后片选0上偏移0的地址空间被映射到CPU的0x10100000位置，第4个cell表示映射的大小为0x10000。ranges的后面2个项目的含义可以类推。  
Device Tree中还可以中断连接信息，对于中断控制器而言，它提供如下属性：  
interrupt-controller – 这个属性为空，中断控制器应该加上此属性表明自己的身份；  
\#interrupt-cells – 与\#address-cells 和 \#size-cells相似，它表明连接此中断控制器的设备的interrupts属性的cell大小。  
在整个Device Tree中，与中断相关的属性还包括：  
interrupt-parent – 设备结点透过它来指定它所依附的中断控制器的phandle，当结点没有指定interrupt-parent 时，则从父级结点继承。对于本例而言，root结点指定了interrupt-parent = <&intc>;其对应于intc: interrupt-controller@10140000，而root结点的子结点并未指定interrupt-parent，因此它们都继承了intc，即位于0x10140000的中断控制器。  
interrupts – 用到了中断的设备结点透过它指定中断号、触发方法等，具体这个属性含有多少个cell，由它依附的中断控制器结点的\#interrupt-cells属性决定。而具体每个cell又是什么含义，一般由驱动的实现决定，而且也会在Device Tree的binding文档中说明。譬如，对于ARM GIC中断控制器而言，\#interrupt-cells为3，它3个cell的具体含义Documentation/devicetree/bindings/arm/gic.txt就有如下文字说明：

01 The 1st cell is the interrupt type; 0 for SPI interrupts, 1 for PPI  
02 interrupts.  
03  
04 The 2nd cell contains the interrupt number for the interrupt type.  
05 SPI interrupts are in the range \[0-987\]. PPI interrupts are in the  
06 range \[0-15\].  
07  
08 The 3rd cell is the flags, encoded as follows:  
09 bits\[3:0\] trigger type and level flags.  
10 1 = low-to-high edge triggered  
11 2 = high-to-low edge triggered  
12 4 = active high level-sensitive  
13 8 = active low level-sensitive  
14 bits\[15:8\] PPI interrupt cpu mask. Each bit corresponds to each of  
15 the 8 possible cpus attached to the GIC. A bit set to '1' indicated  
16 the interrupt is wired to that CPU. Only valid for PPI interrupts.  
另外，值得注意的是，一个设备还可能用到多个中断号。对于ARM GIC而言，若某设备使用了SPI的168、169号2个中断，而言都是高电平触发，则该设备结点的interrupts属性可定义为：interrupts = <0 168 4>, <0 169 4>;  
除了中断以外，在ARM Linux中clock、GPIO、pinmux都可以透过.dts中的结点和属性进行描述。

DTC (device tree compiler)  
将.dts编译为.dtb的工具。DTC的源代码位于内核的scripts/dtc目录，在Linux内核使能了Device Tree的情况下，编译内核的时候主机工具dtc会被编译出来，对应scripts/dtc/Makefile中的“hostprogs-y := dtc”这一hostprogs编译target。  
在Linux内核的arch/arm/boot/dts/Makefile中，描述了当某种SoC被选中后，哪些.dtb文件会被编译出来，如与VEXPRESS对应的.dtb包括：

dtb-$(CONFIG\_ARCH\_VEXPRESS) += vexpress-v2p-ca5s.dtb \\  
vexpress-v2p-ca9.dtb \\  
vexpress-v2p-ca15-tc1.dtb \\  
vexpress-v2p-ca15\_a7.dtb \\  
xenvm-4.2.dtb  
在Linux下，我们可以单独编译Device Tree文件。当我们在Linux内核下运行make dtbs时，若我们之前选择了ARCH\_VEXPRESS，上述.dtb都会由对应的.dts编译出来。因为arch/arm/Makefile中含有一个dtbs编译target项目。

Device Tree Blob (.dtb)  
.dtb是.dts被DTC编译后的二进制格式的Device Tree描述，可由Linux内核解析。通常在我们为电路板制作NAND、SD启动image时，会为.dtb文件单独留下一个很小的区域以存放之，之后bootloader在引导kernel的过程中，会先读取该.dtb到内存。

Binding  
对于Device Tree中的结点和属性具体是如何来描述设备的硬件细节的，一般需要文档来进行讲解，文档的后缀名一般为.txt。这些文档位于内核的Documentation/devicetree/bindings目录，其下又分为很多子目录。

Bootloader  
Uboot mainline 从 v1.1.3开始支持Device Tree，其对ARM的支持则是和ARM内核支持Device Tree同期完成。  
为了使能Device Tree，需要编译Uboot的时候在config文件中加入  
\#define CONFIG\_OF\_LIBFDT  
在Uboot中，可以从NAND、SD或者TFTP等任意介质将.dtb读入内存，假设.dtb放入的内存地址为0x71000000，之后可在Uboot运行命令fdt addr命令设置.dtb的地址，如：  
U-Boot> fdt addr 0x71000000  
fdt的其他命令就变地可以使用，如fdt resize、fdt print等。  
对于ARM来讲，可以透过bootz kernel\_addr initrd\_address dtb\_address的命令来启动内核，即dtb\_address作为bootz或者bootm的最后一次参数，第一个参数为内核映像的地址，第二个参数为initrd的地址，若不存在initrd，可以用 -代替。

3.    Device Tree引发的BSP和驱动变更  
有了Device Tree后，大量的板级信息都不再需要，譬如过去经常在arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx实施的如下事情：  
1.    注册platform\_device，绑定resource，即内存、IRQ等板级信息。

透过Device Tree后，形如

90 static struct resource xxx\_resources\[\] = \{  
91 \[0\] = \{  
92 .start = …,  
93 .end = …,  
94 .flags = IORESOURCE\_MEM,  
95 \},  
96 \[1\] = \{  
97 .start = …,  
98 .end = …,  
99 .flags = IORESOURCE\_IRQ,  
100 \},  
101 \};  
102  
103 static struct platform\_device xxx\_device = \{  
104 .name = "xxx",  
105 .id = -1,  
106 .dev = \{  
107 .platform\_data = &xxx\_data,  
108 \},  
109 .resource = xxx\_resources,  
110 .num\_resources = ARRAY\_SIZE(xxx\_resources),  
111 \};  
之类的platform\_device代码都不再需要，其中platform\_device会由kernel自动展开。而这些resource实际来源于.dts中设备结点的reg、interrupts属性。典型地，大多数总线都与“simple\_bus”兼容，而在SoC对应的machine的.init\_machine成员函数中，调用of\_platform\_bus\_probe(NULL, xxx\_of\_bus\_ids, NULL);即可自动展开所有的platform\_device。譬如，假设我们有个XXX SoC，则可在arch/arm/mach-xxx/的板文件中透过如下方式展开.dts中的设备结点对应的platform\_device：

18 static struct of\_device\_id xxx\_of\_bus\_ids\[\] \_\_initdata = \{  
19 \{ .compatible = "simple-bus", \},  
20 \{\},  
21 \};  
22  
23 void \_\_init xxx\_mach\_init(void)  
24 \{  
25 of\_platform\_bus\_probe(NULL, xxx\_of\_bus\_ids, NULL);  
26 \}  
32  
33 \#ifdef CONFIG\_ARCH\_XXX  
38  
39 DT\_MACHINE\_START(XXX\_DT, "Generic XXX (Flattened Device Tree)")  
41 …  
45 .init\_machine = xxx\_mach\_init,  
46 …  
49 MACHINE\_END  
50 \#endif

2.    注册i2c\_board\_info，指定IRQ等板级信息。

形如

145 static struct i2c\_board\_info \_\_initdata afeb9260\_i2c\_devices\[\] = \{  
146 \{  
147 I2C\_BOARD\_INFO("tlv320aic23", 0x1a),  
148 \}, \{  
149 I2C\_BOARD\_INFO("fm3130", 0x68),  
150 \}, \{  
151 I2C\_BOARD\_INFO("24c64", 0x50),  
152 \},  
153 \};  
之类的i2c\_board\_info代码，目前不再需要出现，现在只需要把tlv320aic23、fm3130、24c64这些设备结点填充作为相应的I2C controller结点的子结点即可，类似于前面的

i2c@1,0 \{  
compatible = "acme,a1234-i2c-bus";  
…  
rtc@58 \{  
compatible = "maxim,ds1338";  
reg = <58>;  
interrupts = < 7 3 >;  
\};  
\};  
Device Tree中的I2C client会透过I2C host驱动的probe()函数中调用of\_i2c\_register\_devices(&i2c\_dev->adapter);被自动展开。

3.    注册spi\_board\_info，指定IRQ等板级信息。

形如

79 static struct spi\_board\_info afeb9260\_spi\_devices\[\] = \{  
80 \{ /\* DataFlash chip \*/  
81 .modalias = "mtd\_dataflash",  
82 .chip\_select = 1,  
83 .max\_speed\_hz = 15 \* 1000 \* 1000,  
84 .bus\_num = 0,  
85 \},  
86 \};  
之类的spi\_board\_info代码，目前不再需要出现，与I2C类似，现在只需要把mtd\_dataflash之类的结点，作为SPI控制器的子结点即可，SPI host驱动的probe函数透过spi\_register\_master()注册master的时候，会自动展开依附于它的slave。

4.    多个针对不同电路板的machine，以及相关的callback。

过去，ARM Linux针对不同的电路板会建立由MACHINE\_START和MACHINE\_END包围起来的针对这个machine的一系列callback，譬如：

373 MACHINE\_START(VEXPRESS, "ARM-Versatile Express")  
374 .atag\_offset = 0x100,  
375 .smp = smp\_ops(vexpress\_smp\_ops),  
376 .map\_io = v2m\_map\_io,  
377 .init\_early = v2m\_init\_early,  
378 .init\_irq = v2m\_init\_irq,  
379 .timer = &v2m\_timer,  
380 .handle\_irq = gic\_handle\_irq,  
381 .init\_machine = v2m\_init,  
382 .restart = vexpress\_restart,  
383 MACHINE\_END  
这些不同的machine会有不同的MACHINE ID，Uboot在启动Linux内核时会将MACHINE ID存放在r1寄存器，Linux启动时会匹配Bootloader传递的MACHINE ID和MACHINE\_START声明的MACHINE ID，然后执行相应machine的一系列初始化函数。

引入Device Tree之后，MACHINE\_START变更为DT\_MACHINE\_START，其中含有一个.dt\_compat成员，用于表明相关的machine与.dts中root结点的compatible属性兼容关系。如果Bootloader传递给内核的Device Tree中root结点的compatible属性出现在某machine的.dt\_compat表中，相关的machine就与对应的Device Tree匹配，从而引发这一machine的一系列初始化函数被执行。

489 static const char \* const v2m\_dt\_match\[\] \_\_initconst = \{  
490 "arm,vexpress",  
491 "xen,xenvm",  
492 NULL,  
493 \};  
495 DT\_MACHINE\_START(VEXPRESS\_DT, "ARM-Versatile Express")  
496 .dt\_compat = v2m\_dt\_match,  
497 .smp = smp\_ops(vexpress\_smp\_ops),  
498 .map\_io = v2m\_dt\_map\_io,  
499 .init\_early = v2m\_dt\_init\_early,  
500 .init\_irq = v2m\_dt\_init\_irq,  
501 .timer = &v2m\_dt\_timer,  
502 .init\_machine = v2m\_dt\_init,  
503 .handle\_irq = gic\_handle\_irq,  
504 .restart = vexpress\_restart,  
505 MACHINE\_END  
Linux倡导针对多个SoC、多个电路板的通用DT machine，即一个DT machine的.dt\_compat表含多个电路板.dts文件的root结点compatible属性字符串。之后，如果的电路板的初始化序列不一样，可以透过int of\_machine\_is\_compatible(const char \*compat) API判断具体的电路板是什么。

譬如arch/arm/mach-exynos/mach-exynos5-dt.c的EXYNOS5\_DT machine同时兼容"samsung,exynos5250"和"samsung,exynos5440"：

158 static char const \*exynos5\_dt\_compat\[\] \_\_initdata = \{  
159 "samsung,exynos5250",  
160 "samsung,exynos5440",  
161 NULL  
162 \};  
163  
177 DT\_MACHINE\_START(EXYNOS5\_DT, "SAMSUNG EXYNOS5 (Flattened Device Tree)")  
178 /\* Maintainer: Kukjin Kim <kgene.kim@samsung.com> \*/  
179 .init\_irq = exynos5\_init\_irq,  
180 .smp = smp\_ops(exynos\_smp\_ops),  
181 .map\_io = exynos5\_dt\_map\_io,  
182 .handle\_irq = gic\_handle\_irq,  
183 .init\_machine = exynos5\_dt\_machine\_init,  
184 .init\_late = exynos\_init\_late,  
185 .timer = &exynos4\_timer,  
186 .dt\_compat = exynos5\_dt\_compat,  
187 .restart = exynos5\_restart,  
188 .reserve = exynos5\_reserve,  
189 MACHINE\_END  
     它的.init\_machine成员函数就针对不同的machine进行了不同的分支处理：

126 static void \_\_init exynos5\_dt\_machine\_init(void)  
127 \{  
128 …  
149  
150 if (of\_machine\_is\_compatible("samsung,exynos5250"))  
151 of\_platform\_populate(NULL, of\_default\_bus\_match\_table,  
152 exynos5250\_auxdata\_lookup, NULL);  
153 else if (of\_machine\_is\_compatible("samsung,exynos5440"))  
154 of\_platform\_populate(NULL, of\_default\_bus\_match\_table,  
155 exynos5440\_auxdata\_lookup, NULL);  
156 \}

使用Device Tree后，驱动需要与.dts中描述的设备结点进行匹配，从而引发驱动的probe()函数执行。对于platform\_driver而言，需要添加一个OF匹配表，如前文的.dts文件的"acme,a1234-i2c-bus"兼容I2C控制器结点的OF匹配表可以是：

436 static const struct of\_device\_id a1234\_i2c\_of\_match\[\] = \{  
437 \{ .compatible = "acme,a1234-i2c-bus ", \},  
438 \{\},  
439 \};  
440 MODULE\_DEVICE\_TABLE(of, a1234\_i2c\_of\_match);  
441  
442 static struct platform\_driver i2c\_a1234\_driver = \{  
443 .driver = \{  
444 .name = "a1234-i2c-bus ",  
445 .owner = THIS\_MODULE,  
449 .of\_match\_table = a1234\_i2c\_of\_match,  
450 \},  
451 .probe = i2c\_a1234\_probe,  
452 .remove = i2c\_a1234\_remove,  
453 \};  
454 module\_platform\_driver(i2c\_a1234\_driver);

对于I2C和SPI从设备而言，同样也可以透过of\_match\_table添加匹配的.dts中的相关结点的compatible属性，如sound/soc/codecs/wm8753.c中的：

1533 static const struct of\_device\_id wm8753\_of\_match\[\] = \{  
1534 \{ .compatible = "wlf,wm8753", \},  
1535 \{ \}  
1536 \};  
1537 MODULE\_DEVICE\_TABLE(of, wm8753\_of\_match);  
1587 static struct spi\_driver wm8753\_spi\_driver = \{  
1588 .driver = \{  
1589 .name = "wm8753",  
1590 .owner = THIS\_MODULE,  
1591 .of\_match\_table = wm8753\_of\_match,  
1592 \},  
1593 .probe = wm8753\_spi\_probe,  
1594 .remove = wm8753\_spi\_remove,  
1595 \};  
1640 static struct i2c\_driver wm8753\_i2c\_driver = \{  
1641 .driver = \{  
1642 .name = "wm8753",  
1643 .owner = THIS\_MODULE,  
1644 .of\_match\_table = wm8753\_of\_match,  
1645 \},  
1646 .probe = wm8753\_i2c\_probe,  
1647 .remove = wm8753\_i2c\_remove,  
1648 .id\_table = wm8753\_i2c\_id,  
1649 \};  
不过这边有一点需要提醒的是，I2C和SPI外设驱动和Device Tree中设备结点的compatible 属性还有一种弱式匹配方法，就是别名匹配。compatible 属性的组织形式为<manufacturer>,<model>，别名其实就是去掉compatible 属性中逗号前的manufacturer前缀。关于这一点，可查看drivers/spi/spi.c的源代码，函数spi\_match\_device()暴露了更多的细节，如果别名出现在设备spi\_driver的id\_table里面，或者别名与spi\_driver的name字段相同，SPI设备和驱动都可以匹配上：

90 static int spi\_match\_device(struct device \*dev, struct device\_driver \*drv)  
91 \{  
92 const struct spi\_device \*spi = to\_spi\_device(dev);  
93 const struct spi\_driver \*sdrv = to\_spi\_driver(drv);  
94  
95 /\* Attempt an OF style match \*/  
96 if (of\_driver\_match\_device(dev, drv))  
97 return 1;  
98  
99 /\* Then try ACPI \*/  
100 if (acpi\_driver\_match\_device(dev, drv))  
101 return 1;  
102  
103 if (sdrv->id\_table)  
104 return !!spi\_match\_id(sdrv->id\_table, spi);  
105  
106 return strcmp(spi->modalias, drv->name) == 0;  
107 \}  
71 static const struct spi\_device\_id \*spi\_match\_id(const struct spi\_device\_id \*id,  
72 const struct spi\_device \*sdev)  
73 \{  
74 while (id->name\[0\]) \{  
75 if (!strcmp(sdev->modalias, id->name))  
76 return id;  
77 id++;  
78 \}  
79 return NULL;  
80 \}

4.    常用OF API  
在Linux的BSP和驱动代码中，还经常会使用到Linux中一组Device Tree的API,这些API通常被冠以of\_前缀，它们的实现代码位于内核的drivers/of目录。这些常用的API包括：

int of\_device\_is\_compatible(const struct device\_node \*device,const char \*compat);

判断设备结点的compatible 属性是否包含compat指定的字符串。当一个驱动支持2个或多个设备的时候，这些不同.dts文件中设备的compatible 属性都会进入驱动 OF匹配表。因此驱动可以透过Bootloader传递给内核的Device Tree中的真正结点的compatible 属性以确定究竟是哪一种设备，从而根据不同的设备类型进行不同的处理。如drivers/pinctrl/pinctrl-sirf.c即兼容于"sirf,prima2-pinctrl"，又兼容于"sirf,prima2-pinctrl"，在驱动中就有相应分支处理：

1682 if (of\_device\_is\_compatible(np, "sirf,marco-pinctrl"))  
1683 is\_marco = 1;  
struct device\_node \*of\_find\_compatible\_node(struct device\_node \*from,

const char \*type, const char \*compatible);

根据compatible属性，获得设备结点。遍历Device Tree中所有的设备结点，看看哪个结点的类型、compatible属性与本函数的输入参数匹配，大多数情况下，from、type为NULL。

int of\_property\_read\_u8\_array(const struct device\_node \*np,

const char \*propname, u8 \*out\_values, size\_t sz);

int of\_property\_read\_u16\_array(const struct device\_node \*np,

const char \*propname, u16 \*out\_values, size\_t sz);

int of\_property\_read\_u32\_array(const struct device\_node \*np,

const char \*propname, u32 \*out\_values, size\_t sz);

int of\_property\_read\_u64(const struct device\_node \*np, const char

\*propname, u64 \*out\_value);

读取设备结点np的属性名为propname，类型为8、16、32、64位整型数组的属性。对于32位处理器来讲，最常用的是of\_property\_read\_u32\_array()。如在arch/arm/mm/cache-l2x0.c中，透过如下语句读取L2 cache的"arm,data-latency"属性：

534 of\_property\_read\_u32\_array(np, "arm,data-latency",  
535 data, ARRAY\_SIZE(data));  
在arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dts中，含有"arm,data-latency"属性的L2 cache结点如下：

137 L2: cache-controller@1e00a000 \{  
138 compatible = "arm,pl310-cache";  
139 reg = <0x1e00a000 0x1000>;  
140 interrupts = <0 43 4>;  
141 cache-level = <2>;  
142 arm,data-latency = <1 1 1>;  
143 arm,tag-latency = <1 1 1>;  
144 \}

有些情况下，整形属性的长度可能为1，于是内核为了方便调用者，又在上述API的基础上封装出了更加简单的读单一整形属性的API，它们为int of\_property\_read\_u8()、of\_property\_read\_u16()等，实现于include/linux/of.h：

513 static inline int of\_property\_read\_u8(const struct device\_node \*np,  
514 const char \*propname,  
515 u8 \*out\_value)  
516 \{  
517 return of\_property\_read\_u8\_array(np, propname, out\_value, 1);  
518 \}  
519  
520 static inline int of\_property\_read\_u16(const struct device\_node \*np,  
521 const char \*propname,  
522 u16 \*out\_value)  
523 \{  
524 return of\_property\_read\_u16\_array(np, propname, out\_value, 1);  
525 \}  
526  
527 static inline int of\_property\_read\_u32(const struct device\_node \*np,  
528 const char \*propname,  
529 u32 \*out\_value)  
530 \{  
531 return of\_property\_read\_u32\_array(np, propname, out\_value, 1);  
532 \}

int of\_property\_read\_string(struct device\_node \*np, const char

\*propname, const char \*\*out\_string);

int of\_property\_read\_string\_index(struct device\_node \*np, const char

\*propname, int index, const char \*\*output);

前者读取字符串属性，后者读取字符串数组属性中的第index个字符串。如drivers/clk/clk.c中的of\_clk\_get\_parent\_name()透过of\_property\_read\_string\_index()遍历clkspec结点的所有"clock-output-names"字符串数组属性。

1759 const char \*of\_clk\_get\_parent\_name(struct device\_node \*np, int index)  
1760 \{  
1761 struct of\_phandle\_args clkspec;  
1762 const char \*clk\_name;  
1763 int rc;  
1764  
1765 if (index < 0)  
1766 return NULL;  
1767  
1768 rc = of\_parse\_phandle\_with\_args(np, "clocks", "\#clock-cells", index,  
1769 &clkspec);  
1770 if (rc)  
1771 return NULL;  
1772  
1773 if (of\_property\_read\_string\_index(clkspec.np, "clock-output-names",  
1774 clkspec.args\_count ? clkspec.args\[0\] : 0,  
1775 &clk\_name) < 0)  
1776 clk\_name = clkspec.np->name;  
1777  
1778 of\_node\_put(clkspec.np);  
1779 return clk\_name;  
1780 \}  
1781 EXPORT\_SYMBOL\_GPL(of\_clk\_get\_parent\_name);

static inline bool of\_property\_read\_bool(const struct device\_node \*np,

const char \*propname);

如果设备结点np含有propname属性，则返回true，否则返回false。一般用于检查空属性是否存在。

void \_\_iomem \*of\_iomap(struct device\_node \*node, int index);

通过设备结点直接进行设备内存区间的 ioremap()，index是内存段的索引。若设备结点的reg属性有多段，可通过index标示要ioremap的是哪一段，只有1段的情况，index为0。采用Device Tree后，大量的设备驱动通过of\_iomap()进行映射，而不再通过传统的ioremap。

unsigned int irq\_of\_parse\_and\_map(struct device\_node \*dev, int index);

透过Device Tree或者设备的中断号，实际上是从.dts中的interrupts属性解析出中断号。若设备使用了多个中断，index指定中断的索引号。

还有一些OF API，这里不一一列举，具体可参考include/linux/of.h头文件。

5.    总结  
ARM社区一贯充斥的大量垃圾代码导致Linus盛怒，因此社区在2011年到2012年进行了大量的工作。ARM Linux开始围绕Device Tree展开，Device Tree有自己的独立的语法，它的源文件为.dts，编译后得到.dtb，Bootloader在引导Linux内核的时候会将.dtb地址告知内核。之后内核会展开Device Tree并创建和注册相关的设备，因此arch/arm/mach-xxx和arch/arm/plat-xxx中大量的用于注册platform、I2C、SPI板级信息的代码被删除，而驱动也以新的方式和.dts中定义的设备结点进行匹配。  
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作者：21cnbao  
来源：CSDN  
原文：https://blog.csdn.net/21cnbao/article/details/8457546  
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