【Linux-驱动开发-设备树 DTS】

■ Linux-设备树 DTS(DeviceTree Source)

■ 结构示意图

■ DTS、 DTB 和 DTC

DTS设备树源文件扩展名为.dts，
DTB 是将DTS 编译以后得到的二进制文件
DTC 是 将.dts 编译为.dtb 需要用到 DTC 工具

make all       是编译 Linux 源码中的所有东西，包括 zImage， .ko 驱动模块以及设备树
make dtbs    只是编译设备树

■ 编译哪一个 DTS 文件呢?

基于 ARM 架构的 SOC 有很多种，一种 SOC 又可以制作出很多款板子，每个板子都有一个对应的 DTS 文件，那么如何确定编译哪一个 DTS 文件呢？我们就以 I.MX6ULL 这款芯片对应的板子为例来看一下，打开 arch/arm/boot/dts/Makefile，

可以看出，当选中 I.MX6ULL 这个 SOC 以后(CONFIG_SOC_IMX6ULL=y)，所有使用到 I.MX6ULL 这个 SOC 的板子对应的.dts 文件都会被编译为.dtb。

■ DTS 语法

• 设备树也支持头文件，设备树的头文件扩展名为.dtsi。 使用“#include”来引用“imx6ull.dtsi”这个.dtsi 头文件
• .dtsi 头文件
• 设备节点 /”是根节点
• 根节点“/”中有两个特殊的子节点： aliases 和 chosen aliases 的意思是“别名”，
• chosen 并不是一个真实的设备， chosen 节点主要是为了 uboot 向 Linux 内核传递数据，重点是 bootargs 参数。

■ chosen 节点主要是为了 uboot 向 Linux 内核传递数据，重点是 bootargs 参数

参考如下 bootargs

■ 设备树在系统中的体现

■ Linux 内核解析 DTB 文件

Linux 内核在启动的时候会解析 DTB 文件，然后在/proc/device-tree 目录下生成相应的设备树节点文件

■ 绑定信息文档

设备树是用来描述板子上的设备信息的，不同的设备其信息不同，反映到设备树中就是属性不同。
Linux 内核源码中有详细的.txt 文档描述了如何添加节点，Linux 源码目录/Documentation/devicetree/bindings，
比如我们现在要想在 I.MX6ULL 这颗 SOC 的 I2C 下添加一个节点，那么就可以查看Documentation/devicetree/bindings/i2c/i2c-imx.txt，

■ 设备树常用 OF 操作函数

• 查找节点的 OF 函数
• Linux 内核使用 device_node 结构体来描述一个节点，此结构体定义在文件 include/linux/of.h 中
• of_find_node_by_name 函数 通过节点名字查找指定的节点，
• of_find_node_by_type 函数 通过device_type 属性查找指定的节点
• of_find_compatible_node 函数 device_type 和 compatible 这两个属性查找指定的节点，
• of_find_matching_node_and_match 函数 of_device_id 匹配表来查找指定的节点
• of_find_node_by_path 函数 通过路径来查找指定的节点
• of_get_parent 函数 用于获取指定节点的父节点(如果有父节点的话)，
• of_get_next_child 函数 函数用迭代的方式查找子节点
• of_find_property 函数 函数用于查找指定的属性
• of_property_count_elems_of_size 函数 用于获取属性中元素的数量 比如 reg 属性值是一个数组，那么使用此函数可以获取到这个数组的大小
• of_property_read_u32_index 函数 用于从属性中获取指定标号的 u32 类型数据值(无符号 32位)
• of_property_read_u8_array 函数 分别是读取属性中 u8、
• of_property_read_u16_array 函数 u16、
• of_property_read_u32_array 函数 u32 和
• of_property_read_u64_array 函数 u64 类型的数组数据

■ 示例一 led 读取设备树信息 类写驱动

修改设备树

alphaled {
	#address-cells = <1>;
	#size-cells = <1>;
	compatible = "atkalpha-led";
		status = "okay";
		reg = < 0X020C406C 0X04 /* CCM_CCGR1_BASE */
				0X020E0068 0X04 /* SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE */
				0X020E02F4 0X04 /* SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
				0X0209C000 0X04 /* GPIO1_DR_BASE */
				0X0209C004 0X04 >; /* GPIO1_GDIR_BASE */
};

驱动代码

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>

#define DTSLED_CNT 1		 /* 设备号个数 */
#define DTSLED_NAME "dtsled" /* 名字 */
#define LEDOFF 0			 /* 关灯 */
#define LEDON 1				 /* 开灯 */

/* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;

/* dtsled设备结构体 */
struct dtsled_dev
{
	dev_t devid;			/* 设备号 	 */
	struct cdev cdev;		/* cdev 	*/
	struct class *class;	/* 类 		*/
	struct device *device;	/* 设备 	 */
	int major;				/* 主设备号	  */
	int minor;				/* 次设备号   */
	struct device_node *nd; /* 设备节点 */
};

struct dtsled_dev dtsled; /* led设备 */

/*
 * @description		: LED打开/关闭
 * @param - sta 	: LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED
 * @return 			: 无
 */
void led_switch(u8 sta)
{
	u32 val = 0;
	if (sta == LEDON)
	{
		val = readl(GPIO1_DR);
		val &= ~(1 << 3);
		writel(val, GPIO1_DR);
	}else if (sta == LEDOFF)
	{
		val = readl(GPIO1_DR);
		val |= (1 << 3);
		writel(val, GPIO1_DR);
	}
}

/*
 * @description		: 打开设备
 * @param - inode 	: 传递给驱动的inode
 * @param - filp 	: 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
 * 					  一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	filp->private_data = &dtsled; /* 设置私有数据 */
	return 0;
}

/*
 * @description		: 从设备读取数据
 * @param - filp 	: 要打开的设备文件(文件描述符)
 * @param - buf 	: 返回给用户空间的数据缓冲区
 * @param - cnt 	: 要读取的数据长度
 * @param - offt 	: 相对于文件首地址的偏移
 * @return 			: 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
 */
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
	return 0;
}

/*
 * @description		: 向设备写数据
 * @param - filp 	: 设备文件，表示打开的文件描述符
 * @param - buf 	: 要写给设备写入的数据
 * @param - cnt 	: 要写入的数据长度
 * @param - offt 	: 相对于文件首地址的偏移
 * @return 			: 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
 */
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
	int retvalue;
	unsigned char databuf[1];
	unsigned char ledstat;

	retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
	if (retvalue < 0)
	{
		printk("kernel write failed!\r\n");
		return -EFAULT;
	}

	ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */

	if (ledstat == LEDON)
	{
		led_switch(LEDON); /* 打开LED灯 */
	}else if (ledstat == LEDOFF)
	{
		led_switch(LEDOFF); /* 关闭LED灯 */
	}
	return 0;
}

/*
 * @description		: 关闭/释放设备
 * @param - filp 	: 要关闭的设备文件(文件描述符)
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	return 0;
}

/* 设备操作函数 */
static struct file_operations dtsled_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = led_open,
	.read = led_read,
	.write = led_write,
	.release = led_release,
};

/*
 * @description	: 驱动出口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static int __init led_init(void)
{
	u32 val = 0;
	int ret;
	u32 regdata[14];
	const char *str;
	struct property *proper;

	/* 获取设备树中的属性数据 */
	/* 1、获取设备节点：alphaled */
	dtsled.nd = of_find_node_by_path("/alphaled");
	if (dtsled.nd == NULL)
	{
		printk("alphaled node nost find!\r\n");
		return -EINVAL;
	}else
	{
		printk("alphaled node find!\r\n");
	}

	/* 2、获取compatible属性内容 */
	proper = of_find_property(dtsled.nd, "compatible", NULL);
	if (proper == NULL)
	{
		printk("compatible property find failed\r\n");
	}else
	{
		printk("compatible = %s\r\n", (char *)proper->value);
	}

	/* 3、获取status属性内容 */
	ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "status", &str);
	if (ret < 0)
	{
		printk("status read failed!\r\n");
	}else
	{
		printk("status = %s\r\n", str);
	}

	/* 4、获取reg属性内容 */
	ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 10);
	if (ret < 0)
	{
		printk("reg property read failed!\r\n");
	}else
	{
		u8 i = 0;
		printk("reg data:\r\n");
		for (i = 0; i < 10; i++)
			printk("%#X ", regdata[i]);
		printk("\r\n");
	}

	/* 初始化LED */
#if 0
	/* 1、寄存器地址映射 */
	IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(regdata[0], regdata[1]);
	SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[2], regdata[3]);
  	SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[4], regdata[5]);
	GPIO1_DR = ioremap(regdata[6], regdata[7]);
	GPIO1_GDIR = ioremap(regdata[8], regdata[9]);
#else
	IMX6U_CCM_CCGR1 = of_iomap(dtsled.nd, 0);
	SW_MUX_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 1);
	SW_PAD_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 2);
	GPIO1_DR = of_iomap(dtsled.nd, 3);
	GPIO1_GDIR = of_iomap(dtsled.nd, 4);
#endif

	/* 2、使能GPIO1时钟 */
	val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
	val &= ~(3 << 26); /* 清楚以前的设置 */
	val |= (3 << 26);  /* 设置新值 */
	writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);

	/* 3、设置GPIO1_IO03的复用功能，将其复用为
	 *    GPIO1_IO03，最后设置IO属性。
	 */
	writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);

	/*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性
	 *bit 16:0 HYS关闭
	 *bit [15:14]: 00 默认下拉
	 *bit [13]: 0 kepper功能
	 *bit [12]: 1 pull/keeper使能
	 *bit [11]: 0 关闭开路输出
	 *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
	 *bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力
	 *bit [0]: 0 低转换率
	 */
	writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);

	/* 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 */
	val = readl(GPIO1_GDIR);
	val &= ~(1 << 3); /* 清除以前的设置 */
	val |= (1 << 3);  /* 设置为输出 */
	writel(val, GPIO1_GDIR);

	/* 5、默认关闭LED */
	val = readl(GPIO1_DR);
	val |= (1 << 3);
	writel(val, GPIO1_DR);

	/* 注册字符设备驱动 */
	/* 1、创建设备号 */
	if (dtsled.major)
	{ /*  定义了设备号 */
		dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);
		register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);
	}else
	{																	/* 没有定义设备号 */
		alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME); /* 申请设备号 */
		dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid);								/* 获取分配号的主设备号 */
		dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid);								/* 获取分配号的次设备号 */
	}
	printk("dtsled major=%d,minor=%d\r\n", dtsled.major, dtsled.minor);

	/* 2、初始化cdev */
	dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;
	cdev_init(&dtsled.cdev, &dtsled_fops);

	/* 3、添加一个cdev */
	cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);

	/* 4、创建类 */
	dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);
	if (IS_ERR(dtsled.class))
	{
		return PTR_ERR(dtsled.class);
	}

	/* 5、创建设备 */
	dtsled.device = device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME);
	if (IS_ERR(dtsled.device))
	{
		return PTR_ERR(dtsled.device);
	}
	return 0;
}

/*
 * @description	: 驱动出口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static void __exit led_exit(void)
{
	/* 取消映射 */
	iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
	iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
	iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
	iounmap(GPIO1_DR);
	iounmap(GPIO1_GDIR);

	/* 注销字符设备驱动 */
	cdev_del(&dtsled.cdev);								/*  删除cdev */
	unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT); /* 注销设备号 */

	device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);
	class_destroy(dtsled.class);
}

module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

Linux 启动成功以后进入到/proc/device-tree/目录中查看是否有“alphaled”