为AM335x移植Linux内核主线代码(1)了解dts

偏执的太偏执、 2022-08-08 06:51 266阅读 0赞

本文转载自：http://bbs.ednchina.com/BLOG\_ARTICLE\_3024972.HTM

http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/petazzoni-device-tree-dummies.pdf  
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问题一：以前的Linux Kernel如何描述硬件，现在又如何描述呢？  
  
在以前的内核版本中：  
1）内核包含了对硬件的全部描述；  
2）bootloader会加载一个二进制的内核镜像，并执行它，比如uImage或者zImage；  
3）bootloader会提供一些额外的信息，成为ATAGS，它的地址会通过r2寄存器传给内核；  
ATAGS包含了内存大小和地址，kernel command line等等；  
4）bootloader会告诉内核加载哪一款board，通过r1寄存器存放的machine type integer；  
5）U-Boot的内核启动命令：bootm   
6）Barebox变量：bootm.image (?)

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现今的内核版本使用了Device Tree：  
1）内核不再包含对硬件的描述，它以二进制的形式单独存储在另外的位置：the device tree blob  
2）bootloader需要加载两个二进制文件：内核镜像和DTB  
内核镜像仍然是uImage或者zImage；  
DTB文件在arch/arm/boot/dts中，每一个board对应一个dts文件；  
3）bootloader通过r2寄存器来传递DTB地址，通过修改DTB可以修改内存信息，kernel command line，以及潜在的其它信息；  
4）不再有machine type；  
5）U-Boot的内核启动命令：bootm  \-   
6）Barebox变量：bootm.image,bootm.oftree

[![screenshot from 2014-10-14 09:58:16.jpg][screenshot from 2014-10-14 09_58_16.jpg]][screenshot from 2014-10-14 09_58_16.jpg_screenshot from 2014-10-14 09_58_16.jpg]

有些bootloader不支持Device Tree，或者有些专门给特定设备写的版本太老了，也不包含。为了解决这个问题，CONFIG\_ARM\_APPENDED\_DTB被引进。  
它告诉内核，在紧跟着内核的地址里查找DTB文件；  
由于没有built-in Makefile rule来产生这样的内核，因此需要手动操作：  
cat arch/arm/boot/zImage arch/arm/boot/dts/myboard.dtb > my-zImage  
mkimage ... -d my-zImage my-uImage  
(cat这个命令，还能够直接合并两个mp3文件哦！so easy！)  
另外，CONFIG\_ARM\_ATAG\_DTB\_COMPAT选项告诉内核去bootloader里面读取ATAGS，并使用它们升级DT。  
  
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问题二：现在Linux Kernel使用的Device Tree到底是个什么东东？  
  
引用the Power.org Standard for Embedded Power Architecture Platform Requirements (ePAPR)的定义：  
1）ePAPR使用device tree的概念描述硬件。boot程序会加载device tree到client program's memory中，并将device tree的指针传递给client；  
2）device tree是一个树形数据结构with nodes，用来描述系统的physical devices；  
3）一个ePAPR-complient device tree描述的设备信息不能被client program读取；

[![screenshot from 2014-10-14 11:13:22.jpg][screenshot from 2014-10-14 11_13_22.jpg]][screenshot from 2014-10-14 11_13_22.jpg_screenshot from 2014-10-14 11_13_22.jpg]

From Source to binary  
1）在ARM系统中，所有的DTS文件放置在arch/arm/boot/dts中：  
.dts文件为板级定义  
.dtsi文件为SoC级定义  
2）Device Tree Compiler工具，将源代码编译成二进制形式；  
它的源代码放置在scripts/dtc中  
3）编译器会产生DTB文件，bootloader会加载这个DTB文件，内核在boot时去解析它；  
4）arch/arm/boot/dts/Makefile会指定产生哪个DTB文件；

[![screenshot from 2014-10-14 11:45:24.jpg][screenshot from 2014-10-14 11_45_24.jpg]][screenshot from 2014-10-14 11_45_24.jpg_screenshot from 2014-10-14 11_45_24.jpg]

上图是pdf里面自带的例子，我再从arch/arm/boot/dts/am33xxx.dtsi中摘录了两个：  
  
uart0: serial@44e09000 \{  
compatible = "ti,omap3-uart";  
ti,hwmods = "uart1";  
clock-frequency = <48000000>;  
reg = <0x44e09000 0x2000>;  
interrupts = <72>;  
status = "disabled";  
\};  
  
uart1: serial@48022000 \{  
compatible = "ti,omap3-uart";  
ti,hwmods = "uart2";  
clock-frequency = <48000000>;  
reg = <0x48022000 0x2000>;  
interrupts = <73>;  
status = "disabled";  
\};  
  
对比图片中的注释，就能够知道对于uart0这个外设：  
Node name: serial  
Unit Address: 0x44e09000  
compatible: 定义了设备的programming model，允许操作系统识别对应的程序驱动；  
clock-frequency: 48000000，晶振频率为24MHz，这应该是PLL倍频后的输出（？）；  
reg: 寄存器的地址和寄存器长度，uart0的地址起始为0x44e09000，长度为0x2000；  
interrupts: 中断号；  
status: 状态值，初始的时候为disabled，即禁用它；  
  
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问题三：Device Tree的编写规则是怎样的？  
  
1）Device Tree inclusion不一定要做成monolithic，它们可以分散在不同的文件中，互相包含；  
2）.dtsi文件是被包含的，.dts文件才是最终的Device Trees；  
3）.dts文件包含了板级信息；  
4）including工作主要是将including file覆盖到included file上面；  
5）inclusion使用DT操作符/include/，或者在某些少量的内核发布版中，由于DTS是使用了C preprocessor，因此推荐\#include。

[![screenshot from 2014-10-15 14:10:47.jpg][screenshot from 2014-10-15 14_10_47.jpg]][screenshot from 2014-10-15 14_10_47.jpg_screenshot from 2014-10-15 14_10_47.jpg]

由这张图可见，如果included file中的某项，被including file文件定义了，则会使用后者的定义，也就是使用更上层更新的定义；如果没有被定义，则添加进入。  
  
1）bindings是device tree里面可已包含的specific types and classes of devices。  
2）compatible特征描述了节点编译的specific binding；  
3）当为一个设备创建新的device tree时，应该创建a binding来描述设备的全部细节。  
  
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问题四：在哪里可以找到Device Tree的文档呢？  
  
1）所有可被内核识别的Device Tree bindings在文档Documentation/devicetree/bindings里面；  
2）每个binding文档描述了哪些properties可以被接受，可以使用哪些值，哪些特征是必须的，哪些是可选的；  
3）所有新的Device Tree bindings必须让代码维护者审核，提交到devicetree@vger.kernel.org上。这用来保证它们的正确性和一致性。  
  
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问题五：Device Tree中的常见关键字含义是什么？  
  
Device Tree organization: top-level nodes  
在设备的最顶层节点上，一般可以发现如下这些：  
cpus：描述了系统的CPU  
memory：定义了RAM的地址和大小  
chosen：定义了boot时被系统固件选择或定义的参数；可用来传递kernel command line；  
aliases：定义了certain nodes的shotcuts；  
一个或多个总线定义；  
一个或多个板上设备定义；  
  
下面是am33xx.dtsi中的定义：  
  
/ \{  
compatible = "ti,am33xx";  
interrupt-parent = <&intc>;  
  
aliases \{  
i2c0 = &i2c0;  
i2c1 = &i2c1;  
i2c2 = &i2c2;  
serial0 = &uart0;  
serial1 = &uart1;  
serial2 = &uart2;  
serial3 = &uart3;  
serial4 = &uart4;  
serial5 = &uart5;  
d\_can0 = &dcan0;  
d\_can1 = &dcan1;  
usb0 = &usb0;  
usb1 = &usb1;  
phy0 = &usb0\_phy;  
phy1 = &usb1\_phy;  
ethernet0 = &cpsw\_emac0;  
ethernet1 = &cpsw\_emac1;  
\};  
  
cpus \{  
\#address-cells = <1>;  
\#size-cells = <0>;  
cpu@0 \{  
compatible = "arm,cortex-a8";  
device\_type = "cpu";  
reg = <0>;  
  
/\*  
\* To consider voltage drop between PMIC and SoC,  
\* tolerance value is reduced to 2% from 4% and  
\* voltage value is increased as a precaution.  
\*/  
operating-points = <  
/\* kHz uV \*/  
720000 1285000  
600000 1225000  
500000 1125000  
275000 1125000  
>;  
voltage-tolerance = <2>; /\* 2 percentage \*/  
  
clocks = <&dpll\_mpu\_ck>;  
clock-names = "cpu";  
  
clock-latency = <300000>; /\* From omap-cpufreq driver \*/  
\};  
\};  
  
pmu \{  
compatible = "arm,cortex-a8-pmu";  
interrupts = <3>;  
\};  
  
/\*  
\* The soc node represents the soc top level view. It is used for IPs  
\* that are not memory mapped in the MPU view or for the MPU itself.  
\*/  
soc \{  
compatible = "ti,omap-infra";  
mpu \{  
compatible = "ti,omap3-mpu";  
ti,hwmods = "mpu";  
\};  
\};  
  
  
/\* ...... \*/  
  
\};  
  
从上面的代码里面可以找出四个compatible，分别是：  
top: compatible = "ti,am33xx";  
cpu0: compatible = "arm,cortex-a8";  
pmu: compatible = "arm,cortex-a8-pmu";  
soc: compatible = "ti,omap-infra";  
  
怎样使用compatible呢？  
方法一是用来匹配DT\_MACHINE结构体中的dt\_compat域，方法二是使用of\_machine\_is\_compatible函数。  
  
在总线中，一般要定义compatile、\#address-cells、\#size-cells、ranges，比如：  
  
i2c0: i2c@44e0b000 \{  
compatible = "ti,omap4-i2c";  
\#address-cells = <1>;  
\#size-cells = <0>;  
ti,hwmods = "i2c1";  
reg = <0x44e0b000 0x1000>;  
interrupts = <70>;  
status = "disabled";  
\};  
  
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问题六：有关DT的策略，你应该了解的～  
  
DT是一种硬件描述，而不是一种配置。  
它应该描述硬件的构成，和硬件工作的方式；  
它不应该描述那种硬件配置你更加喜欢；  
例如：  
你可以在DT中描述是否硬件配置支持DMA；  
但是你不要在DT中描述你是否想要DMA。  
  
1）DT独立于OS，它也需要非常稳定；  
2）最初的设想是，DTBs由生产厂家烧写进芯片中，用户直接安装系统就好了；  
3）当Device Tree binding被定义，并且在DTBs使用之后，它就不能再改变，但可以扩展；  
4）这意味着Device Tree binding是内核的二进制程序接口(ABI)，它需要same care；  
5）但是内核开发者意识到了这个很难达到，并且会减慢驱动程序的集成：  
ARM Kernel Mini-submit discussions放松了这些限制；  
未来在Kernel Summit时会有additional discussion；  
  
Basic guidelines for binding design:  
1) A precise compatible string is better than a vague one.

2) Do not encode too much hardware details in the DT.

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