作为uboot到kernel中DTS DTSI DTB等关系

蔚落 2022-05-16 01:36 495阅读 0赞

1、设备树（Device Tree）基本概念及作用

在内核源码中，存在大量对板级细节信息描述的代码。这些代码充斥在/arch/arm/plat->xxx和/arch/arm/mach-xxx目录，对内核而言，这些platform设备、resource、I2C\_board\_info、spi\_board\_info以及各种硬件的platform\_data绝大多数纯属垃圾冗余代码。为了解决这一问题，ARM内核版本3.x之后引入了原先在Power PC等其他体系架构已经使用的Flattened Device Tree.   
“A data structure by which bootloaders pass hardware layout to linux in a device-independent manner,simplifying hardware probing.”开源文档中对设备树的描述是，一种描述硬件资源的数据结构，它通过BootLoader将硬件资源传给内核，使得内核和硬件资源描述相对独立。   
Device Tree可以描述的信息包括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。   
另外，设备树对于可热插拔的设备不进行具体描述，它只描述用于控制该热插拔设备的控制器。   
设备树的主要优势：对于同一SOC的不同主板，只需要更换设备树文件.dtb即可实现不同主板的无差异支持，而无需更换内核文件。   
注：要使得3.x之后的内核支持使用设备树，除了内核编译时需要打开相对应的选项外，BootLoader也需要支持将设备树的数据结构传给内核。

2、设备树的组成和使用

设备树包括DTC（device tree compiler）,DTS(device tree source和DTB（device tree blob）。其对应关系如图1-1所示   
DTS、DTSI由DTC转化成DTB。

2.1 DTS和DTSI(源文件）

.dts文件是一种ASCII文本对Device Tree的描述，放置在内核的/arch/arm/boot/dts目录。一般而言，一个.dts文件对应一个ARM的machine。   
由于一个SOC可能有多个不同电路板，而每个电路板拥有一个.dts。这些dts势必会存在许多共同部分，为了减少代码的冗余，设备树讲这些共同部分提炼保存在.dtsi文件中，供不同的dts共同使用。.dtsi的使用方法，类似于C语言的头文件，在dts文件中需要进行include .dtsi文件。当然，dtsi本身也支持include另一个dtsi文件。

2.2 DTC（编译工具）

DTC为编译工具，它可以将.dts文件编译成.dtb文件。DTC的源码位于内核的scripts/dtc目录下，内核选中CONFIG\_OF，编译内核的时候，主机可执行程序DTC就会被编译出来。即scripts/dtc/Makefile中

1.  hostprogs-y:=dtc
2.  always:=$(hostprogs-y)   
    在内核的arch/arm/boot/dts/Makefile中，若选中某种SOC，则与其对应相关的所有dtb文件都将被编译出来。在Linux下，make dtbs可单独编译dtb.以下截取了TEGRA平台的一部分。
3.  ifeq($(CONFIG\_OF),y)
4.  dtb-$(CONFIG\_ARCH\_TEGRA)+=tegra20-harmony.dtb\\
5.  tegra30-beaver.dtb\\
6.  tegra114-dalmore.dtb\\
7.  tegra124-ardbeg.dtb

2.3 DTB(二进制文件)

DTC编译.dts生成的二进制文件(.dtb),bootloader在引到内核时，会预先读取.dtb到内存，进而由内核解析。

2.4 BootLoader(bootloader支持）

Bootloader需要将设备树在内存中的地址传给内核。在ARM中通过bootm或bootz命令来进行传递。   
bootm \[kernel\_addr\] \[initrd\_address\]\[dtb\_address\],其中kernel\_addr为内核镜像的地址，init.rd为initrd的地址，dtb\_address为dtb所在的地址。若initrd\_address为空，则用“-”来代替。   
DTS的基本语法范例，如图3-1 所示。

它包括一系列节点，以及描述节点的属性。
    
    “/”为root节点。在一个.dts文件中，有且仅有一个root节点；在root节点下有“node1”，“node2”子节点，称root为“node1”和“node2”的parent节点，除了root节点外，每个节点有且仅有一个parent；其中子节点node1下还存在子节点“child-nodel1”和“child-node2”。

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注：如果看过内核/arch/arm/boot/dts目录的读者看到这可能有一个疑问。在每个.dsti和.dts中都会存在一个“/”根节点，那么如果在一个设备树文件中include一个.dtsi文件，那么岂不是存在多个“/”根节点了么。其实不然，编译器DTC在对.dts进行编译生成dtb时，会对node进行合并操作，最终生成的dtb只有一个root node。Dtc会进行合并操作这一点从属性上也可以得到验证。这个稍后做讲解。   
在节点的\{\}里面是描述该节点的属性（property），即设备的特性，它的值是多样化的：

1.  它可以是string,
2.  它也可以是32 bit unsigned integres
3.  他也可以是binary data
4.  他也可能是空   
    BootLoader引导内核时，ARM寄存器R2会将.tdb的首地址传给内核，内核根据该地址，接卸.dtb中根节点的compatible属性，将该属性与内核中预先定义machine\_desc机构体的dt\_compat成员做匹配，得到最匹配的一个machine\_desc。

### DTB加载解析过程 ###

先从uboot里的do\_bootm出发，根据之前描述，DTB在内存中的地址通过bootm命令进行传递。在bootm中，它会根据所传进来的DTB所在内存做一系列操作，为内核解析DTB提供保证。

注：lmb为uboot下的一种内存管理机制，全称为logical memory blocks。用于管理镜像的内存。lmv所记录的内存信息最终会传递给kernel。