查看“第五课. 中断系统中的设备树”的源代码


本套视频面向这些学员：
1. 有Linux驱动开发基础的人, 可以挑感兴趣的章节观看
2. 没有Linux驱动开发基础但是愿意学习的人,请按顺序全部观看,
   我会以比较简单的LED驱动为例讲解
3. 完全没有Linux驱动知识，又不想深入学习的人, 比如应用开发人员，不得已要改改驱动, 
   等全部录完后，我会更新本文档，那时再列出您需要观看的章节。

第一课．设备树的引入与体验
第01节_字符设备驱动程序的三种写法
a. 驱动程序编写有3种方法：传统方法、使用总线设备驱动模型、使用设备树
b. 这3种方法也核心都是一样的: 分配、设置、注册 file_operations结构体
   这个结构体中有.open, .read, .write, .ioctl等成员
   驱动程序要实现这些成员，在这些成员函数中操作硬件
c. 这3种方法的差别在于：如何指定硬件资源，比如如何指定LED引脚是哪个      
c.1 传统方法: 在驱动程序代码中写死硬件资源, 代码简单/不易扩展
c.2 总线设备驱动模型: 把驱动程序分为两部分(platform_driver, platform_device)
    在platform_device中指定硬件资源,
    在platform_driver中分配/设置/注册 file_operations结构体, 并从platform_device获得硬件资源
    
    特点：
    易于扩展，但是有很多冗余代码(每种配置都对应一个platform_device结构体), 
    硬件有变动时需要重新编译内核或驱动程序。
    
c.3 使用设备树指定硬件资源: 驱动程序也分为两部分(platform_driver, 设备树*.dts)
    在设备树*.dts中指定硬件资源, dts被编译为dtb文件, 在启动单板时会将dtb文件传给内核,
    内核根据dtb文件分配/设置/注册多个platform_device
    
    platform_driver的编写方法跟"总线设备驱动模型"一样。
    
    特点：
    易于扩展，没有冗余代码
    硬件有变动时不需要重新编译内核或驱动程序，只需要提供不一样的dtb文件
    
    注: dts  - device tree source  // 设备树源文件
        dtb  - device tree blob    // 设备树二进制文件, 由dts编译得来
        blob - binary large object
    
    

第02节_字符设备驱动的传统写法
a. 分配file_operations结构体
b. 设置file_operations结构体
   该结构体中有.open,.read,.write等成员,
   在这些成员函数中去操作硬件
c. 注册file_operations结构体:
   register_chrdev(major, name, &fops)
d. 入口函数: 调用register_chrdev
e. 出口函数: 调用unregister_chrdev


第03节_字符设备驱动的编译测试

第04节_总线设备驱动模型
a. 驱动程序分为platform_device和platform_driver两部分
   platform_device : 指定硬件资源
   platform_driver : 根据与之匹配的platform_device获得硬件资源, 并分配/设置/注册file_operations
b. 如何确定platform_device和platform_driver是否匹配?
b.1 platform_device含有name
b.2 platform_driver.id_table"可能"指向一个数组, 每个数组项都有name, 表示该platform_driver所能支持的platform_device
b.3  platform_driver.driver含有name, 表示该platform_driver所能支持的platform_device
b.4 优先比较b.1, b.2两者的name, 若相同则表示互相匹配
b.5 如果platform_driver.id_table为NULL, 则比较b.1, b.3两者的name, 若相同则表示互相匹配

总线设备驱动模型只是一个编程技巧, 它把驱动程序分为"硬件相关的部分"、"变化不大的驱动程序本身", 
这个技巧并不是驱动程序的核心, 
核心仍然是"分配/设置/注册file_operations"

第05节_使用设备树时对应的驱动编程
a. 使用"总线设备驱动模型"编写的驱动程序分为platform_device和platform_driver两部分
   platform_device : 指定硬件资源, 来自.c文件
   platform_driver : 根据与之匹配的platform_device获得硬件资源, 并分配/设置/注册file_operations
b. 实际上platform_device也可以来自设备树文件.dts
   dts文件被编译为dtb文件, 
   dtb文件会传给内核, 
   内核会解析dtb文件, 构造出一系列的device_node结构体,
   device_node结构体会转换为platform_device结构体

   所以: 我们可以在dts文件中指定资源, 不再需要在.c文件中设置platform_device结构体
   
c. "来自dts的platform_device结构体" 与 "我们写的platform_driver" 的匹配过程:
    "来自dts的platform_device结构体"里面有成员".dev.of_node", 它里面含有各种属性, 比如 compatible, reg, pin
    "我们写的platform_driver"里面有成员".driver.of_match_table", 它表示能支持哪些来自于dts的platform_device
    
    如果"of_node中的compatible" 跟 "of_match_table中的compatible" 一致, 就表示匹配成功, 则调用 platform_driver中的probe函数;
    在probe函数中, 可以继续从of_node中获得各种属性来确定硬件资源

第06节_只想使用不想深入研究怎么办

这是无水之源、无根之木, 
只能寄希望于写驱动程序的人: 提供了文档/示例/程序写得好适配性强

一个写得好的驱动程序, 它会尽量确定所用资源, 
只把不能确定的资源留给设备树, 让设备树来指定。

根据原理图确定"驱动程序无法确定的硬件资源", 再在设备树文件中填写对应内容
那么, 所填写内容的格式是什么? 

a. 看文档: 内核 Documentation/devicetree/bindings/
b. 参考同类型单板的设备树文件
c. 网上搜索
d. 实在没办法时, 只能去研究驱动源码


第二课. 设备树的规范(dts和dtb)
第01节_DTS格式
(1) 语法:
Devicetree node格式:
[label:] node-name[@unit-address] {
    [properties definitions]
    [child nodes]
};

Property格式1:
[label:] property-name = value;

Property格式2(没有值):
[label:] property-name;

Property取值只有3种: 
arrays of cells(1个或多个32位数据, 64位数据使用2个32位数据表示), 
string(字符串), 
bytestring(1个或多个字节)

示例: 
a. Arrays of cells : cell就是一个32位的数据
interrupts = <17 0xc>;

b. 64bit数据使用2个cell来表示:
clock-frequency = <0x00000001 0x00000000>;

c. A null-terminated string (有结束符的字符串):
compatible = "simple-bus";

d. A bytestring(字节序列) :
local-mac-address = [00 00 12 34 56 78];  // 每个byte使用2个16进制数来表示
local-mac-address = [000012345678];       // 每个byte使用2个16进制数来表示

e. 可以是各种值的组合, 用逗号隔开:
compatible = "ns16550", "ns8250";
example = <0xf00f0000 19>, "a strange property format";


(2) 
DTS文件布局(layout):
/dts-v1/;
[memory reservations]    // 格式为: /memreserve/ <address> <length>;
/ {
    [property definitions]
    [child nodes]
};

(3) 特殊的、默认的属性:
a. 根节点:
#address-cells   // 在它的子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述地址(address)
#size-cells      // 在它的子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述大小(size)
compatible       // 定义一系列的字符串, 用来指定内核中哪个machine_desc可以支持本设备
                 // 即这个板子兼容哪些平台 
                 // uImage : smdk2410 smdk2440 mini2440     ==> machine_desc         
                 
model            // 咱这个板子是什么
                 // 比如有2款板子配置基本一致, 它们的compatible是一样的
                 // 那么就通过model来分辨这2款板子

b. /memory
device_type = "memory";
reg             // 用来指定内存的地址、大小

c. /chosen
bootargs        // 内核command line参数, 跟u-boot中设置的bootargs作用一样

d. /cpus
/cpus节点下有1个或多个cpu子节点, cpu子节点中用reg属性用来标明自己是哪一个cpu
所以 /cpus 中有以下2个属性:
#address-cells   // 在它的子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述地址(address)

#size-cells      // 在它的子节点的reg属性中, 使用多少个u32整数来描述大小(size)
                 // 必须设置为0


e. /cpus/cpu*
device_type = "cpu";
reg             // 表明自己是哪一个cpu

(4) 引用其他节点:
a. phandle : // 节点中的phandle属性, 它的取值必须是唯一的(不要跟其他的phandle值一样)

pic@10000000 {
    phandle = <1>;
    interrupt-controller;
};

another-device-node {
    interrupt-parent = <1>;   // 使用phandle值为1来引用上述节点
};

b. label:

PIC: pic@10000000 {
    interrupt-controller;
};

another-device-node {
    interrupt-parent = <&PIC>;   // 使用label来引用上述节点, 
                                 // 使用lable时实际上也是使用phandle来引用, 
                                 // 在编译dts文件为dtb文件时, 编译器dtc会在dtb中插入phandle属性
};


官方文档:
https://www.devicetree.org/specifications/

第02节_DTB格式
官方文档:
https://www.devicetree.org/specifications/

内核文档:
Documentation/devicetree/booting-without-of.txt

DTB文件布局:
             ------------------------------
     base -> |  struct boot_param_header  |
             ------------------------------
             |      (alignment gap) (*)   |
             ------------------------------
             |      memory reserve map    |
             ------------------------------
             |      (alignment gap)       |
             ------------------------------
             |                            |
             |    device-tree structure   |
             |                            |
             ------------------------------
             |      (alignment gap)       |
             ------------------------------
             |                            |
             |     device-tree strings    |
             |                            |
      -----> ------------------------------
      |
      |
      --- (base + totalsize)


第三课. 内核对设备树的处理
Linux uses DT data for three major purposes:
1) platform identification,
2) runtime configuration, and
3) device population.

第01节_从源头分析_内核head.S对dtb的简单处理

bootloader启动内核时,会设置r0,r1,r2三个寄存器,
r0一般设置为0;
r1一般设置为machine id (在使用设备树时该参数没有被使用); 
r2一般设置ATAGS或DTB的开始地址

bootloader给内核传递的参数时有2种方法：
ATAGS 或 DTB

对于ATAGS传参方法, 可以参考我们的"毕业班视频-自己写bootloader"
   从www.100ask.net下载页面打开百度网盘,
   打开如下目录:
        100ask分享的所有文件
            006_u-boot_内核_根文件系统(新1期_2期间的衔接)
                视频
                    第002课_从0写bootloader_更深刻理解bootloader



a. __lookup_processor_type : 使用汇编指令读取CPU ID, 根据该ID找到对应的proc_info_list结构体(里面含有这类CPU的初始化函数、信息)
b. __vet_atags             : 判断是否存在可用的ATAGS或DTB
c. __create_page_tables    : 创建页表, 即创建虚拟地址和物理地址的映射关系
d. __enable_mmu            : 使能MMU, 以后就要使用虚拟地址了
e. __mmap_switched         : 上述函数里将会调用__mmap_switched
f. 把bootloader传入的r2参数, 保存到变量__atags_pointer中
g. 调用C函数start_kernel

head.S/head-common.S  : 
把bootloader传来的r1值, 赋给了C变量: __machine_arch_type
把bootloader传来的r2值, 赋给了C变量: __atags_pointer     // dtb首地址

第02节_对设备树中平台信息的处理(选择machine_desc)
a. 设备树根节点的compatible属性列出了一系列的字符串,
   表示它兼容的单板名,
   从"最兼容"到次之

b. 内核中有多个machine_desc,
   其中有dt_compat成员, 它指向一个字符串数组, 里面表示该machine_desc支持哪些单板

c. 使用compatile属性的值, 
   跟
   每一个machine_desc.dt_compat
   比较,
   成绩为"吻合的compatile属性值的位置",
   
   成绩越低越匹配, 对应的machine_desc即被选中
   
   
函数调用过程:
start_kernel // init/main.c
    setup_arch(&command_line);  // arch/arm/kernel/setup.c
        mdesc = setup_machine_fdt(__atags_pointer);  // arch/arm/kernel/devtree.c
                    early_init_dt_verify(phys_to_virt(dt_phys)  // 判断是否有效的dtb, drivers/of/ftd.c
                                    initial_boot_params = params;
                    mdesc = of_flat_dt_match_machine(mdesc_best, arch_get_next_mach);  // 找到最匹配的machine_desc, drivers/of/ftd.c
                                    while ((data = get_next_compat(&compat))) {
                                        score = of_flat_dt_match(dt_root, compat);
                                        if (score > 0 && score < best_score) {
                                            best_data = data;
                                            best_score = score;
                                        }
                                    }
                    
        machine_desc = mdesc;

        
        
第03节_对设备树中运行时配置信息的处理

函数调用过程:
start_kernel // init/main.c
    setup_arch(&command_line);  // arch/arm/kernel/setup.c
        mdesc = setup_machine_fdt(__atags_pointer);  // arch/arm/kernel/devtree.c
                    early_init_dt_scan_nodes();      // drivers/of/ftd.c
                        /* Retrieve various information from the /chosen node */
                        of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_chosen, boot_command_line);

                        /* Initialize {size,address}-cells info */
                        of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_root, NULL);

                        /* Setup memory, calling early_init_dt_add_memory_arch */
                        of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_memory, NULL);

a. /chosen节点中bootargs属性的值, 存入全局变量： boot_command_line
b. 确定根节点的这2个属性的值: #address-cells, #size-cells
   存入全局变量: dt_root_addr_cells, dt_root_size_cells
c. 解析/memory中的reg属性, 提取出"base, size", 最终调用memblock_add(base, size);
   
   
第04节_dtb转换为device_node(unflatten)

函数调用过程:
start_kernel // init/main.c
    setup_arch(&command_line);  // arch/arm/kernel/setup.c
        arm_memblock_init(mdesc);   // arch/arm/kernel/setup.c
            early_init_fdt_reserve_self();
                    /* Reserve the dtb region */
                    // 把DTB所占区域保留下来, 即调用: memblock_reserve
                    early_init_dt_reserve_memory_arch(__pa(initial_boot_params),
                                      fdt_totalsize(initial_boot_params),
                                      0);           
            early_init_fdt_scan_reserved_mem();  // 根据dtb中的memreserve信息, 调用memblock_reserve
            
        unflatten_device_tree();    // arch/arm/kernel/setup.c
            __unflatten_device_tree(initial_boot_params, NULL, &of_root,
                        early_init_dt_alloc_memory_arch, false);            // drivers/of/fdt.c
                
                /* First pass, scan for size */
                size = unflatten_dt_nodes(blob, NULL, dad, NULL);
                
                /* Allocate memory for the expanded device tree */
                mem = dt_alloc(size + 4, __alignof__(struct device_node));
                
                /* Second pass, do actual unflattening */
                unflatten_dt_nodes(blob, mem, dad, mynodes);
                    populate_node
                        np = unflatten_dt_alloc(mem, sizeof(struct device_node) + allocl,
                                    __alignof__(struct device_node));
                        
                        np->full_name = fn = ((char *)np) + sizeof(*np);
                        
                        populate_properties
                                pp = unflatten_dt_alloc(mem, sizeof(struct property),
                                            __alignof__(struct property));
                            
                                pp->name   = (char *)pname;
                                pp->length = sz;
                                pp->value  = (__be32 *)val;

a. 在DTB文件中, 
   每一个节点都以TAG(FDT_BEGIN_NODE, 0x00000001)开始, 节点内部可以嵌套其他节点,
   每一个属性都以TAG(FDT_PROP, 0x00000003)开始

b. 每一个节点都转换为一个device_node结构体:
        struct device_node {
            const char *name;  // 来自节点中的name属性, 如果没有该属性, 则设为"NULL"
            const char *type;  // 来自节点中的device_type属性, 如果没有该属性, 则设为"NULL"
            phandle phandle;
            const char *full_name;  // 节点的名字, node-name[@unit-address]
            struct fwnode_handle fwnode;

            struct  property *properties;  // 节点的属性
            struct  property *deadprops;    /* removed properties */
            struct  device_node *parent;   // 节点的父亲
            struct  device_node *child;    // 节点的孩子(子节点)
            struct  device_node *sibling;  // 节点的兄弟(同级节点)
        #if defined(CONFIG_OF_KOBJ)
            struct  kobject kobj;
        #endif
            unsigned long _flags;
            void    *data;
        #if defined(CONFIG_SPARC)
            const char *path_component_name;
            unsigned int unique_id;
            struct of_irq_controller *irq_trans;
        #endif
        };

c. device_node结构体中有properties, 用来表示该节点的属性
   每一个属性对应一个property结构体:
        struct property {
            char    *name;    // 属性名字, 指向dtb文件中的字符串
            int length;       // 属性值的长度
            void    *value;   // 属性值, 指向dtb文件中value所在位置, 数据仍以big endian存储
            struct property *next;
        #if defined(CONFIG_OF_DYNAMIC) || defined(CONFIG_SPARC)
            unsigned long _flags;
        #endif
        #if defined(CONFIG_OF_PROMTREE)
            unsigned int unique_id;
        #endif
        #if defined(CONFIG_OF_KOBJ)
            struct bin_attribute attr;
        #endif
        };
   
d. 这些device_node构成一棵树, 根节点为: of_root



第05节_device_node转换为platform_device

dts -> dtb -> device_node -> platform_device

两个问题:
a. 哪些device_node可以转换为platform_device?
根节点下含有compatile属性的子节点
如果一个结点的compatile属性含有这些特殊的值("simple-bus","simple-mfd","isa","arm,amba-bus")之一, 那么它的子结点(需含compatile属性)也可以转换为platform_device
i2c, spi等总线节点下的子节点, 应该交给对应的总线驱动程序来处理, 它们不应该被转换为platform_device

b. 怎么转换?
platform_device中含有resource数组, 它来自device_node的reg, interrupts属性;
platform_device.dev.of_node指向device_node, 可以通过它获得其他属性

本节总结:

a. 内核函数of_platform_default_populate_init, 遍历device_node树, 生成platform_device
b. 并非所有的device_node都会转换为platform_device
   只有以下的device_node会转换:
b.1 该节点必须含有compatible属性
b.2 根节点的子节点(节点必须含有compatible属性)
b.3 含有特殊compatible属性的节点的子节点(子节点必须含有compatible属性):
    这些特殊的compatilbe属性为: "simple-bus","simple-mfd","isa","arm,amba-bus"

b.4 示例: 
    比如以下的节点, 
    /mytest会被转换为platform_device, 
    因为它兼容"simple-bus", 它的子节点/mytest/mytest@0 也会被转换为platform_device

    /i2c节点一般表示i2c控制器, 它会被转换为platform_device, 在内核中有对应的platform_driver;
    /i2c/at24c02节点不会被转换为platform_device, 它被如何处理完全由父节点的platform_driver决定, 一般是被创建为一个i2c_client。

    类似的也有/spi节点, 它一般也是用来表示SPI控制器, 它会被转换为platform_device, 在内核中有对应的platform_driver;
    /spi/flash@0节点不会被转换为platform_device, 它被如何处理完全由父节点的platform_driver决定, 一般是被创建为一个spi_device。
    
    / {
          mytest {
              compatile = "mytest", "simple-bus";
              mytest@0 {
                    compatile = "mytest_0";
              };
          };
          
          i2c {
              compatile = "samsung,i2c";
              at24c02 {
                    compatile = "at24c02";                      
              };
          };

          spi {
              compatile = "samsung,spi";              
              flash@0 {
                    compatible = "winbond,w25q32dw";
                    spi-max-frequency = <25000000>;
                    reg = <0>;
                  };
          };
      };


函数调用过程: 
a. of_platform_default_populate_init (drivers/of/platform.c) 被调用到过程:
start_kernel     // init/main.c
    rest_init();
        pid = kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
                    kernel_init
                        kernel_init_freeable();
                            do_basic_setup();
                                do_initcalls();
                                    for (level = 0; level < ARRAY_SIZE(initcall_levels) - 1; level++)
                                        do_initcall_level(level);  // 比如 do_initcall_level(3)
                                                                               for (fn = initcall_levels[3]; fn < initcall_levels[3+1]; fn++)
                                                                                    do_one_initcall(initcall_from_entry(fn));  // 就是调用"arch_initcall_sync(fn)"中定义的fn函数

b. of_platform_default_populate_init  (drivers/of/platform.c) 生成platform_device的过程:
of_platform_default_populate_init
    of_platform_default_populate(NULL, NULL, NULL);
        of_platform_populate(NULL, of_default_bus_match_table, NULL, NULL)
            for_each_child_of_node(root, child) {
                rc = of_platform_bus_create(child, matches, lookup, parent, true);  // 调用过程看下面
                            dev = of_device_alloc(np, bus_id, parent);   // 根据device_node节点的属性设置platform_device的resource
                if (rc) {
                    of_node_put(child);
                    break;
                }
            }
            
c. of_platform_bus_create(bus, matches, ...)的调用过程(处理bus节点生成platform_devie, 并决定是否处理它的子节点):
        dev = of_platform_device_create_pdata(bus, bus_id, platform_data, parent);  // 生成bus节点的platform_device结构体
        if (!dev || !of_match_node(matches, bus))  // 如果bus节点的compatile属性不吻合matches成表, 就不处理它的子节点
            return 0;

        for_each_child_of_node(bus, child) {    // 取出每一个子节点
            pr_debug("   create child: %pOF\n", child);
            rc = of_platform_bus_create(child, matches, lookup, &dev->dev, strict);   // 处理它的子节点, of_platform_bus_create是一个递归调用
            if (rc) {
                of_node_put(child);
                break;
            }
        }
        
d. I2C总线节点的处理过程:
   /i2c节点一般表示i2c控制器, 它会被转换为platform_device, 在内核中有对应的platform_driver;
   platform_driver的probe函数中会调用i2c_add_numbered_adapter:
   
   i2c_add_numbered_adapter   // drivers/i2c/i2c-core-base.c
        __i2c_add_numbered_adapter
            i2c_register_adapter
                of_i2c_register_devices(adap);   // drivers/i2c/i2c-core-of.c
                    for_each_available_child_of_node(bus, node) {
                        client = of_i2c_register_device(adap, node);
                                        client = i2c_new_device(adap, &info);   // 设备树中的i2c子节点被转换为i2c_client
                    }
                    
e. SPI总线节点的处理过程:
   /spi节点一般表示spi控制器, 它会被转换为platform_device, 在内核中有对应的platform_driver;
   platform_driver的probe函数中会调用spi_register_master, 即spi_register_controller:
   
   spi_register_controller        // drivers/spi/spi.c
        of_register_spi_devices   // drivers/spi/spi.c
            for_each_available_child_of_node(ctlr->dev.of_node, nc) {
                spi = of_register_spi_device(ctlr, nc);  // 设备树中的spi子节点被转换为spi_device
                                spi = spi_alloc_device(ctlr);
                                rc = of_spi_parse_dt(ctlr, spi, nc);
                                rc = spi_add_device(spi);
            }
                    


第06节_platform_device跟platform_driver的匹配

drivers/base/platform.c

a. 注册 platform_driver 的过程:
platform_driver_register
    __platform_driver_register
        drv->driver.probe = platform_drv_probe;
        driver_register
            bus_add_driver
                klist_add_tail(&priv->knode_bus, &bus->p->klist_drivers);    // 把 platform_driver 放入 platform_bus_type 的driver链表中
                driver_attach
                    bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach);  // 对于plarform_bus_type下的每一个设备, 调用__driver_attach
                        __driver_attach
                            ret = driver_match_device(drv, dev);  // 判断dev和drv是否匹配成功
                                        return drv->bus->match ? drv->bus->match(dev, drv) : 1;  // 调用 platform_bus_type.match
                            driver_probe_device(drv, dev);
                                        really_probe
                                            drv->probe  // platform_drv_probe
                                                platform_drv_probe
                                                    struct platform_driver *drv = to_platform_driver(_dev->driver);
                                                    drv->probe
                            
b. 注册 platform_device 的过程:
platform_device_register
    platform_device_add
        device_add
            bus_add_device
                klist_add_tail(&dev->p->knode_bus, &bus->p->klist_devices); // 把 platform_device 放入 platform_bus_type的device链表中
            bus_probe_device(dev);
                device_initial_probe
                    __device_attach
                        ret = bus_for_each_drv(dev->bus, NULL, &data, __device_attach_driver); // // 对于plarform_bus_type下的每一个driver, 调用 __device_attach_driver
                                    __device_attach_driver
                                        ret = driver_match_device(drv, dev);
                                                    return drv->bus->match ? drv->bus->match(dev, drv) : 1;  // 调用platform_bus_type.match
                                        driver_probe_device
                                            
匹配函数是platform_bus_type.match, 即platform_match,
匹配过程按优先顺序罗列如下:
a. 比较 platform_dev.driver_override 和 platform_driver.drv->name
b. 比较 platform_dev.dev.of_node的compatible属性 和 platform_driver.drv->of_match_table
c. 比较 platform_dev.name 和 platform_driver.id_table
d. 比较 platform_dev.name 和 platform_driver.drv->name
有一个成功, 即匹配成功


昨天有学员建议加录下面这2节, 非常感谢他们的建议,
如果你也有建议, 欢迎告诉我.
我不担心增加工作量, 录制精品才是我的目标.
"悦己之作, 方能悦人", 如果我的产品我都不满意, 怎能让你们满意?

第07节_内核中设备树的操作函数

include/linux/目录下有很多of开头的头文件:

dtb -> device_node -> platform_device
a. 处理DTB
of_fdt.h           // dtb文件的相关操作函数, 我们一般用不到, 因为dtb文件在内核中已经被转换为device_node树(它更易于使用)

b. 处理device_node
of.h               // 提供设备树的一般处理函数, 比如 of_property_read_u32(读取某个属性的u32值), of_get_child_count(获取某个device_node的子节点数)
of_address.h       // 地址相关的函数, 比如 of_get_address(获得reg属性中的addr, size值)
of_match_device(从matches数组中取出与当前设备最匹配的一项)
of_dma.h           // 设备树中DMA相关属性的函数
of_gpio.h          // GPIO相关的函数
of_graph.h         // GPU相关驱动中用到的函数, 从设备树中获得GPU信息
of_iommu.h         // 很少用到
of_irq.h           // 中断相关的函数
of_mdio.h          // MDIO (Ethernet PHY) API
of_net.h           // OF helpers for network devices. 
of_pci.h           // PCI相关函数
of_pdt.h           // 很少用到
of_reserved_mem.h  // reserved_mem的相关函数

c. 处理 platform_device
of_platform.h      // 把device_node转换为platform_device时用到的函数, 
                   // 比如of_device_alloc(根据device_node分配设置platform_device), 
                   //     of_find_device_by_node (根据device_node查找到platform_device),
                   //     of_platform_bus_probe (处理device_node及它的子节点)
of_device.h        // 设备相关的函数, 比如 of_match_device



第08节_在根文件系统中查看设备树(有助于调试)

a. /sys/firmware/fdt        // 原始dtb文件

hexdump -C /sys/firmware/fdt

b. /sys/firmware/devicetree // 以目录结构程现的dtb文件, 根节点对应base目录, 每一个节点对应一个目录, 每一个属性对应一个文件

c. /sys/devices/platform    // 系统中所有的platform_device, 有来自设备树的, 也有来有.c文件中注册的
   对于来自设备树的platform_device,
   可以进入 /sys/devices/platform/<设备名>/of_node 查看它的设备树属性

d.  /proc/device-tree 是链接文件, 指向 /sys/firmware/devicetree/base



第四课. u-boot对设备树的支持

第01节_传递dtb给内核 : r2
 
a. u-boot中内核启动命令:
   bootm <uImage_addr>                            // 无设备树,bootm 0x30007FC0
   bootm <uImage_addr> <initrd_addr> <dtb_addr>   // 有设备树
   
   比如 :
   nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel;     // 读内核uImage到内存0x30007FC0
   nand read.jffs2 32000000 device_tree;  // 读dtb到内存32000000
   bootm 0x30007FC0 - 0x32000000          // 启动, 没有initrd时对应参数写为"-"

b. bootm命令怎么把dtb_addr写入r2寄存器传给内核?
   ARM程序调用规则(ATPCS)
   
      c_function(p0, p1, p2) // p0 => r0, p1 => r1, p2 => r2
      
      定义函数指针 the_kernel, 指向内核的启动地址,
      然后执行: the_kernel(0, machine_id, 0x32000000);
      

c. dtb_addr 可以随便选吗?
   c.1 不要破坏u-boot本身
   c.2 不要挡内核的路: 内核本身的空间不能占用, 内核要用到的内存区域也不能占用
                       内核启动时一般会在它所处位置的下边放置页表, 这块空间(一般是0x4000即16K字节)不能被占用
   
  JZ2440内存使用情况:
                     ------------------------------
  0x33f80000       ->|    u-boot                  |
                     ------------------------------
                     |    u-boot所使用的内存(栈等)|
                     ------------------------------
                     |                            |
                     |                            |
                     |        空闲区域            |
                     |                            |
                     |                            |
                     |                            |
                     |                            |
                     ------------------------------
  0x30008000       ->|      zImage                |
                     ------------------------------  uImage = 64字节的头部+zImage
  0x30007FC0       ->|      uImage头部            |
                     ------------------------------
  0x30004000       ->|      内核创建的页表        |  head.S
                     ------------------------------
                     |                            |
                     |                            |
              -----> ------------------------------
              |
              |
              --- (内存基址 0x30000000)


命令示例:
a. 可以启动:
nand read.jffs2 30000000 device_tree
nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel
bootm 0x30007FC0 - 30000000

b. 不可以启动: 内核启动时会使用0x30004000的内存来存放页表，dtb会被破坏
nand read.jffs2 30004000 device_tree
nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel
bootm 0x30007FC0 - 30004000

              
第02节_dtb的修改原理

例子1. 修改属性的值,
假设 老值: len
     新值: newlen (假设newlen > len)

a. 把原属性val所占空间从len字节扩展为newlen字节:
   把老值之后的所有内容向后移动(newlen - len)字节

b. 把新值写入val所占的newlen字节空间

c. 修改dtb头部信息中structure block的长度: size_dt_struct

d. 修改dtb头部信息中string block的偏移值: off_dt_strings

e. 修改dtb头部信息中的总长度: totalsize



例子2. 添加一个全新的属性
a. 如果在string block中没有这个属性的名字,
   就在string block尾部添加一个新字符串: 属性的名
   并且修改dtb头部信息中string block的长度: size_dt_strings
   修改dtb头部信息中的总长度: totalsize

b. 找到属性所在节点, 在节点尾部扩展一块空间, 内容及长度为: 
   TAG      // 4字节, 对应0x00000003
   len      // 4字节, 表示属性的val的长度
   nameoff  // 4字节, 表示属性名的offset
   val      // len字节, 用来存放val

c. 修改dtb头部信息中structure block的长度: size_dt_struct

d. 修改dtb头部信息中string block的偏移值: off_dt_strings

e. 修改dtb头部信息中的总长度: totalsize


可以从u-boot官网源码下载一个比较新的u-boot, 查看它的cmd/fdt.c
ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/

fdt命令调用过程:
    fdt set    <path> <prop> [<val>] 
    
a. 根据path找到节点
b. 根据val确定新值长度newlen, 并把val转换为字节流
c. fdt_setprop
        c.1 fdt_setprop_placeholder       // 为新值在DTB中腾出位置
                 fdt_get_property_w  // 得到老值的长度 oldlen
                 fdt_splice_struct_  // 腾空间
                        fdt_splice_  // 使用memmove移动DTB数据, 移动(newlen-oldlen)
                        fdt_set_size_dt_struct  // 修改DTB头部, size_dt_struct
                        fdt_set_off_dt_strings  // 修改DTB头部, off_dt_strings
                        
        c.2 memcpy(prop_data, val, len);  // 在DTB中存入新值


第03节_dtb的修改命令fdt移植

我们仍然使用u-boot 1.1.6, 在这个版本上我们实现了很多功能: usb下载,菜单操作,网卡永远使能等, 不忍丢弃.
需要在里面添加fdc命令命令, 这个命令可以用来查看、修改dtb
从u-boot官网下载最新的源码, 把里面的 cmd/fdt.c移植过来.

u-boot官网源码:
ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/

  最终的补丁存放在如下目录: doc_and_sources_for_device_tree\source_and_images\u-boot\u-boot-1.1.6_device_tree_for_jz2440_add_fdt_20181022.patch
  补丁使用方法:
  export  PATH=PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/work/system/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabi/bin
  tar xjf u-boot-1.1.6.tar.bz2                                                // 解压
  cd u-boot-1.1.6                  
  patch -p1 < ../u-boot-1.1.6_device_tree_for_jz2440_add_fdt_20181022.patch   // 打补丁
  make 100ask24x0_config                                                      // 配置
  make                                                                        // 编译, 可以得到u-boot.bin

  
a. 移植fdt命令
a.1 先把代码移过去, 修改Makefile来编译
u-boot-2018.11-rc2\lib\libfdt   主要用这个目录, 
                                它里面的大部分文件是直接包含scripts\dtc\libfdt中的同名文件
                                只有2个文件是自己的版本
u-boot-2018.11-rc2\scripts\dtc\libfdt


把新u-boot中cmd/fdt.c重命名为cmd_fdt.c , 和 lib/libfdt/* 一起复制到老u-boot的common/fdt目录
修改 老u-boot/Makefile, 添加一行: LIBS += common/fdt/libfdt.a
修改 老u-boot/common/fdt/Makefile, 仿照 drivers/nand/Makefile来修改


a.2 根据编译的错误信息修改源码

移植时常见问题:
i. No such file or directory:
   要注意, 
   #include "xxx.h"  // 是在当前目录下查找xxx.h
   #include <xxx.h>  // 是在指定目录下查找xxx.h, 哪些指定目录呢?
                     // 编译文件时可以用"-I"选项指定头文件目录, 
                     // 比如: arm-linux-gcc -I <dir> -c -o ....
                     // 对于u-boot来说, 一般就是源码的 include目录
   
   解决方法: 
   确定头文件在哪, 把它移到include目录或是源码的当前目录

ii. xxx undeclared :
   宏, 变量, 函数未声明/未定义
   
   对于宏, 去定义它;
   对于变量, 去定义它或是声明为外部变量;
   对于函数, 去实现它或是声明为外部函数;
   

iii. 上述2个错误是编译时出现的,
   当一切都没问题时, 最后就是链接程序, 这时常出现: undefined reference to `xxx'
   这表示代码里用到了xxx函数, 但是这个函数没有实现
   
   解决方法: 去实现它, 或是找到它所在文件, 把这文件加入工程
   

b. fdt命令使用示例
nand read.jffs2 32000000 device_tree  // 从flash读出dtb文件到内存(0x32000000)
fdt addr 32000000                     // 告诉fdt, dtb文件在哪
fdt print /led pin                    // 打印/led节点的pin属性
fdt get value XXX /led pin            // 读取/led节点的pin属性, 并且赋给环境变量XXX
print XXX                             // 打印环境变量XXX的值
fdt set /led pin <0x00050005>         // 设置/led节点的pin属性
fdt print /led pin                    // 打印/led节点的pin属性
nand erase device_tree                // 擦除flash分区
nand write.jffs2 32000000 device_tree // 把修改后的dtb文件写入flash分区


我给自己挖了一个大坑,
设备树课程中我想把中断讲清楚,
中断体系在4.x内核中变化很大, 要想彻底弄清楚设备树中对中断的描述, 必须讲中断体系;
中断体系又跟pinctrl系统密切相关,
pinctrl中又涉及GPIO子系统.
这样讲下去的话, 设备树课程就变成驱动专题了.
所以我打算只讲中断体系统, 对于pinctrl,gpio等系统留待以后在驱动课程中扩展.

另一个原因是我的安卓视频推迟太久了, 谢谢各位的体谅.

第五课. 中断系统中的设备树

基于设备树的TQ2440的中断（1）
https://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6847685.html

基于设备树的TQ2440的中断（2）
https://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6848851.html

基於tiny4412的Linux內核移植 --- 实例学习中断背后的知识(1)
http://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6349209.html

Linux kernel的中断子系统之（一）：综述
Linux kernel的中断子系统之（二）：IRQ Domain介绍
linux kernel的中断子系统之（三）：IRQ number和中断描述符
linux kernel的中断子系统之（四）：High level irq event handler
Linux kernel中断子系统之（五）：驱动申请中断API
Linux kernel的中断子系统之（六）：ARM中断处理过程
linux kernel的中断子系统之（七）：GIC代码分析
http://www.wowotech.net/irq_subsystem/interrupt_subsystem_architecture.html



第01节_中断概念的引入与处理流程
这节视频来自"韦东山第1期裸板视频加强版", 如果已经理解了中断的概念, 请忽略本节

第02节_Linux对中断处理的框架及代码流程简述

a. 异常向量入口: arch\arm\kernel\entry-armv.S
	.section .vectors, "ax", %progbits
.L__vectors_start:
	W(b)	vector_rst
	W(b)	vector_und
	W(ldr)	pc, .L__vectors_start + 0x1000
	W(b)	vector_pabt
	W(b)	vector_dabt
	W(b)	vector_addrexcptn
	W(b)	vector_irq
	W(b)	vector_fiq

b. 中断向量: vector_irq
/*
 * Interrupt dispatcher
 */
	vector_stub	irq, IRQ_MODE, 4   // 相当于 vector_irq: ..., 
	                               // 它会根据SPSR寄存器的值,
								   // 判断被中断时CPU是处于USR状态还是SVC状态, 
								   // 然后调用下面的__irq_usr或__irq_svc

	.long	__irq_usr			    @  0  (USR_26 / USR_32)
	.long	__irq_invalid			@  1  (FIQ_26 / FIQ_32)
	.long	__irq_invalid			@  2  (IRQ_26 / IRQ_32)
	.long	__irq_svc			    @  3  (SVC_26 / SVC_32)
	.long	__irq_invalid			@  4
	.long	__irq_invalid			@  5
	.long	__irq_invalid			@  6
	.long	__irq_invalid			@  7
	.long	__irq_invalid			@  8
	.long	__irq_invalid			@  9
	.long	__irq_invalid			@  a
	.long	__irq_invalid			@  b
	.long	__irq_invalid			@  c
	.long	__irq_invalid			@  d
	.long	__irq_invalid			@  e
	.long	__irq_invalid			@  f

c. __irq_usr/__irq_svc
   这2个函数的处理过程类似:
   保存现场
   调用 irq_handler
   恢复现场

d. irq_handler: 将会调用C函数 handle_arch_irq

	.macro	irq_handler
#ifdef CONFIG_GENERIC_IRQ_MULTI_HANDLER
	ldr	r1, =handle_arch_irq
	mov	r0, sp
	badr	lr, 9997f
	ldr	pc, [r1]
#else
	arch_irq_handler_default
#endif
9997:
	.endm

e. handle_arch_irq的处理过程: 请看视频和图片
   读取寄存器获得中断信息: hwirq
   把hwirq转换为virq
   调用 irq_desc[virq].handle_irq
   
   对于S3C2440, s3c24xx_handle_irq 是用于处理中断的C语言入口函数
   
中断处理流程:
假设中断结构如下:
sub int controller ---> int controller ---> cpu

发生中断时,
cpu跳到"vector_irq", 保存现场, 调用C函数handle_arch_irq

handle_arch_irq:
a. 读 int controller, 得到hwirq
b. 根据hwirq得到virq
c. 调用 irq_desc[virq].handle_irq

如果该中断没有子中断, irq_desc[virq].handle_irq的操作:
a. 取出irq_desc[virq].action链表中的每一个handler, 执行它
b. 使用irq_desc[virq].irq_data.chip的函数清中断

如果该中断是由子中断产生, irq_desc[virq].handle_irq的操作:
a. 读 sub int controller, 得到hwirq'
b. 根据hwirq'得到virq
c. 调用 irq_desc[virq].handle_irq




第03节_中断号的演变过程(跟硬件密切相关到跟硬件无关)

第04节_irq_domain

第05节_在设备树中描述中断



第六课. 示例
         1: 在s3c2440上使用设备树
            修改u-boot
            修改内核
            
         2: 在LCD驱动中使用设备树





临时笔记:

(1) 下面是确定内核的虚拟地址、物理地址的头键信息, 感兴趣的同学可以自己看：
vmlinux虚拟地址的确定:
内核源码: 
.config :
     CONFIG_PAGE_OFFSET=0xC0000000
     
arch/arm/include/asm/memory.h
    #define PAGE_OFFSET     UL(CONFIG_PAGE_OFFSET)

arch/arm/Makefile
    textofs-y       := 0x00008000
    TEXT_OFFSET := $(textofs-y)

arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S:
    . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET;   // // 即0xC0000000+0x00008000 = 0xC0008000, vmlinux的虚拟地址为0xC0008000

arch/arm/kernel/head.S
    #define KERNEL_RAM_VADDR       (PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET)  // 即0xC0000000+0x00008000 = 0xC0008000
    
vmlinux物理地址的确定:
内核源码: 
arch/arm/mach-s3c24xx/Makefile.boot :
    zreladdr-y      += 0x30008000   // zImage自解压后得到vmlinux, vmlinux的存放位置
    params_phys-y   := 0x30000100   // tag参数的存放位置, 使用dtb时不再需要tag

arch/arm/boot/Makefile:
    ZRELADDR    := $(zreladdr-y)

arch/arm/boot/Makefile:
    UIMAGE_LOADADDR=$(ZRELADDR)

scripts/Makefile.lib:
    UIMAGE_ENTRYADDR ?= $(UIMAGE_LOADADDR)  

    // 制作uImage的命令, uImage = 64字节的头部 + zImage,  头部信息中含有内核的入口地址(就是vmlinux的物理地址)
    cmd_uimage = $(CONFIG_SHELL) $(MKIMAGE) -A $(UIMAGE_ARCH) -O linux \
                         -C $(UIMAGE_COMPRESSION) $(UIMAGE_OPTS-y) \
                         -T $(UIMAGE_TYPE) \
                         -a $(UIMAGE_LOADADDR) -e $(UIMAGE_ENTRYADDR) \
                         -n $(UIMAGE_NAME) -d $(UIMAGE_IN) $(UIMAGE_OUT)









00-Linux设备树系列-简介 - 飞翔de刺猬 - CSDN博客.html
https://blog.csdn.net/lhl_blog/article/details/82387486

Linux kernel的中断子系统之（二）：IRQ Domain介绍_搜狐科技_搜狐网.html
http://www.sohu.com/a/201793206_467784

基于设备树的TQ2440的中断（1）
https://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6847685.html

基于设备树的TQ2440的中断（2）
https://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6848851.html

基於tiny4412的Linux內核移植 --- 实例学习中断背后的知识(1)
http://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6349209.html

Linux kernel的中断子系统之（一）：综述
http://www.wowotech.net/irq_subsystem/interrupt_subsystem_architecture.html

Linux kernel的中断子系统之（二）：IRQ Domain介绍

linux kernel的中断子系统之（三）：IRQ number和中断描述符

linux kernel的中断子系统之（四）：High level irq event handler

Linux kernel中断子系统之（五）：驱动申请中断API

Linux kernel的中断子系统之（六）：ARM中断处理过程

linux kernel的中断子系统之（七）：GIC代码分析