第三课:内核对设备树的处理

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Wiki（讨论 | 贡献）2018年11月2日 (五) 16:47的版本

第05节_device_node转换为platform_device

内核如何把device_node转换成platfrom_device

两个问题

a.那些device_node可以转换为platform_device 

/ {
	model = "SMDK24440";
	compatible = "samsung,smdk2440";

	#address-cells = <1>;
	#size-cells = <1>;
	//内存设备不会	
	memory@30000000 {
		device_type = "memory";
		reg =  <0x30000000 0x4000000>;
	};
/*
	cpus {
		cpu {
			compatible = "arm,arm926ej-s";
		};
	};
*/	//只是设置一些启动信息
	chosen {
		bootargs = "noinitrd root=/dev/mtdblock4 rw init=/linuxrc console=ttySAC0,115200";
	};

/*只有这个led设备才对转换成platfrom_device */	
	led {
		compatible = "jz2440_led";
		reg = <S3C2410_GPF(5) 1>;
	};
/************************************/
};


  1. a. 内核函数of_platform_default_populate_init, 遍历device_node树, 生成platform_device
  2. 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:
    1. b.1 该节点必须含有compatible属性
    2. b.2 根节点的子节点(节点必须含有compatible属性)
    3. 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 "

根节点是例外的，生成platfrom_device时，即使有compatible属性也不会处理

举例 cpu可以访问很多外设，spi控制器 I2c控制器，led


                        • 图1

如何在设备树中描述这些硬件？ 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>;
                  };
          };
      };

b.怎么转换 函数调用过程:


a. 入口函数 of_platform_default_populate_init (drivers/of/platform.c) 被调用到过程:

图2 里面有段属性，编译内核段属性的变量会被集中放在一起 

vim arch/arm/kernel/vmlinux.lds

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: 遍历device树 图3 

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_clien

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:

  1. a. 比较 platform_dev.driver_override 和 platform_driver.drv->name
  2. b. 比较 platform_dev.dev.of_node的compatible属性 和 platform_driver.drv->of_match_table
  3. c. 比较 platform_dev.name 和 platform_driver.id_table
  4. d. 比较 platform_dev.name 和 platform_driver.drv->name

有一个成功, 即匹配成功


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

以中断相关的作为例子 一个设备可以发出中断，必须包含中断号和中断触发方式

官方设备树规格书里面的设备示例 

  
soc {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
serial {
compatible = "ns16550";
reg = <0x4600 0x100>;
clock-frequency = <0>;
interrupts = <0xA 0x8>;
interrupt-parent = <&ipic>;
};
};

里面的属性里面有中断值

通过

int of_irq_parse_one(struct device_node *device, int index, struct of_phandle_args *out_irq);

解析某一对值，或者我们可以解析原始数据

int of_irq_parse_raw(const __be32 *addr, struct of_phandle_args *out_irq);

addr就指向了某一对值，把里面的中断号中断触发方式解析出来，保存在of_phandle_args结构体中

c. 处理 platform_device of_platform.h // 把device_node转换为platform_device时用到的函数,

/* Platform drivers register/unregister */ extern struct platform_device *of_device_alloc(struct device_node *np, const char *bus_id, struct device *parent); 文件涉及的函数在 device_node -> platform_device 中大量使用 

                  // 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 可以通过of_match_device找出哪一项最匹配，


of文件分为三类

a. 处理DTB b. 处理device_node c. 处理 platform_device 设备相关信息

第08节_在根文件系统中查看设备树(有助于调试)

a. /sys/firmware/fdt // 查看原始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

比如查看 #address-cells 的16进制 

hexdump -C "#address-cells"

查看compatible 

cat compatible

如果你在设备树设备节点中设置一个错误的中断属性，那么就导致led对应的平台设备节点没办法创建

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

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