Linux(3)Device Tree概念1（下）-阿里云开发者社区

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3. 设备节点属性值

KEY

在设备树中，键值对是描述属性的方式，比如，Linux驱动中可以通过设备节点中的"compatible"这个属性查找设备节点。

Linux设备树语法中定义了一些具有规范意义的属性，包括：compatible, address, interrupt等，这些信息能够在内核初始化找到节点的时候，自动解析生成相应的设备信息。此外，还有一些Linux内核定义好的，一类设备通用的有默认意义的属性，这些属性一般不能被内核自动解析生成相应的设备信息，但是内核已经编写的相应的解析提取函数，常见的有 "mac_addr"，"gpio"，"clock"，"power"。"regulator" 等等。

compatible

compatible 属性也叫做 “兼容性” 属性，这是非常重要的一个属性！ compatible 属性的值是一个字符串列表， compatible 属性用于将设备和驱动绑定起来。字符串列表用于选择设备所要使用的驱动程序。compatible 属性值的推荐格式： “manufacturer , model ”① manufacturer : 表示厂商；② model : 一般是模块对应的驱动名字。

例如：

compatible = "mediatek,mt6890-eth";

上面的compatible有一个属性“mediatek,mt6890-eth”; 厂商是 mediatek；设备首先使用这个属性值在 Linux 内核里面查找，看看能不能找到与之匹配的驱动文件，直到查到到对应的驱动程序或者查找完整个 Linux 内核也没有对应的驱动程序为止。

设备节点中对应的节点信息已经被内核构造成struct platform_device。驱动可以通过相应的函数从中提取信息。compatible属性是用来查找节点的方法之一，另外还可以通过节点名或节点路径查找指定节点。dm9000驱动中就是使用下面这个函数通过设备节点中的"compatible"属性提取相应的信息，所以二者的字符串需要严格匹配。

在下面的这个dm9000的例子中，我们在相应的板级dts中找到了这样的代码块：

然后我们取内核源码中找到dm9000的网卡驱动，从中可以发现这个驱动是使用的设备树描述的设备信息(这不废话么，显然用设备树好处多多)。我们可以找到它用来描述设备信息的结构体，可以看出，驱动中用于匹配的结构使用的compatible和设备树中一模一样，否则就可能无法匹配，这里另外的一点是struct of_device_id数组的最后一个成员一定是空，因为相关的操作API会读取这个数组直到遇到一个空。

status

status 属性看名字就知道是和设备状态有关的， status 属性值也是字符串，字符串是设备的状态信息，可选的状态如下表所示：

address-cells、size-cells和reg

reg 属性的值一般是 (address， length) 对，reg 属性一般用于描述设备地址空间资源信息，一般都是某个外设的寄存器地址范围信息。

#address-cells 和 #size-cells的值都是无符号 32 位整型，可以用在任何拥有子节点的设备中，用于描述子节点的地址信息。

#address-cells 属性值决定了子节点 reg 属性中地址信息所占用的字长(32 位)， #size-cells 属性值决定了子节点 reg 属性中长度信息所占的字长(32 位)。

#address-cells 和 #size-cells 表明了子节点应该如何编写 reg 属性值，一般 reg 属性都是和地址有关的内容，和地址相关的信息有两种：起始地址和地址长度

reg <address1 length1 address2 length2 address3 length3.....>

(几乎)所有的设备都需要与CPU的IO口相连，所以其IO端口信息就需要在设备节点节点中说明。常用的属性有

#address-cells，用来描述子节点"reg"属性的地址表中用来描述首地址的cell的数量，
#size-cells，用来描述子节点"reg"属性的地址表中用来描述地址长度的cell的数量。

有了这两个属性，子节点中的"reg"就可以描述一块连续的地址区域。下例中，父节点中指定了#address-cells = <2>;#size-cells = <1>，则子节点dev-bootscs0中的reg中的前两个数表示一个地址,即MBUS_ID(0xf0, 0x01)和0x1045C，最后一个数的表示地址跨度，即是0x4。

ranges

ranges属性值可以为空或者按照 (child-bus-address,parent-bus-address,length) 格式编写的数字矩阵， ranges 是一个地址映射/转换表， ranges 属性每个项目由子地址、父地址和地址空间长度这三部分组成：child-bus-address：子总线地址空间的物理地址，由父节点的 #address-cells 确定此物理地址所占用的字长。parent-bus-address：父总线地址空间的物理地址，同样由父节点的 #address-cells 确定此物理地址所占用的字长。length：子地址空间的长度，由父节点的 #size-cells 确定此地址长度所占用的字长。

interrupts

一个计算机系统中大量设备都是通过中断请求CPU服务的，所以设备节点中就需要在指定中断号。常用的属性有

interrupt-controller 一个空属性用来声明这个node接收中断信号，即这个node是一个中断控制器。
#interrupt-cells，是中断控制器节点的属性，用来标识这个控制器需要几个单位做中断描述符,用来描述子节点中"interrupts"属性使用了父节点中的interrupts属性的具体的哪个值。一般，如果父节点的该属性的值是3，则子节点的interrupts一个cell的三个32bits整数值分别为:<中断域中断触发方式>,如果父节点的该属性是2，则是<中断触发方式>
interrupt-parent,标识此设备节点属于哪一个中断控制器，如果没有设置这个属性，会自动依附父节点的
interrupts,一个中断标识符列表，表示每一个中断输出信号

设备树中中断的部分涉及的部分比较多，interrupt-controller表示这个节点是一个中断控制器，需要注意的是，一个SoC中可能有不止一个中断控制器，这就会涉及到设备树中断组织的很多概念，下面是在文件"arch/arm/boot/dts/exynos4.dtsi"中对exynos4412的中断控制器(GIC)节点描述：

要说interrupt-parent，就得首先讲讲Linux设备管理中对中断的设计思路演变。随着linux kernel的发展，在内核中将interrupt controller抽象成irqchip这个概念越来越流行，甚至GPIO controller也可以被看出一个interrupt controller chip，这样，系统中至少有两个中断控制器了，另外，在硬件上，随着系统复杂度加大，外设中断数据增加，实际上系统可以需要多个中断控制器进行级联，形成事实上的硬件中断处理结构：

在这种趋势下，内核中原本的中断源直接到中断号的方式已经很难继续发展了，为了解决这些问题，linux kernel的大牛们就创造了irq domain(中断域)这个概念。domain在内核中有很多，除了irqdomain，还有power domain，clock domain等等，所谓domain，就是领域，范围的意思，也就是说，任何的定义出了这个范围就没有意义了。如上所述，系统中所有的interrupt controller会形成树状结构，对于每个interrupt controller都可以连接若干个外设的中断请求（interrupt source，中断源），interrupt controller会对连接其上的interrupt source（根据其在Interrupt controller中物理特性）进行编号（也就是HW interrupt ID了）。有了irq domain这个概念之后，这个编号仅仅限制在本interrupt controller范围内，有了这样的设计，CPU(Linux 内核)就可以根据级联的规则一级一级的找到想要访问的中断。当然，通常我们关心的只是内核中的中断号，具体这个中断号是怎么找到相应的中断源的，我们作为程序员往往不需要关心，除了在写设备树的时候，设备树就是要描述嵌入式软件开发中涉及的所有硬件信息，所以，设备树就需要准确的描述硬件上处理中断的这种树状结构，如此，就有了我们的interrupt-parant这样的概念：用来连接这样的树状结构的上下级，用于表示这个中断归属于哪个interrupt controller，比如，一个接在GPIO上的按键，它的组织形式就是：

中断源--interrupt parent-->GPIO--interrupt parent-->GIC1--interrupt parent-->GIC2--...-->CPU

有了parant，我们就可以使用一级一级的偏移量来最终获得当前中断的绝对编号，这里，可以看出，在我板子上的dm9000的的设备节点中，它的"interrupt-parent"引用了"exynos4x12-pinctrl.dtsi"（被板级设备树的exynos4412.dtsi包含）中的gpx0节点：

而在gpx0节点中，指定了"#interrupt-cells = <2>;"，所以在dm9000中的属性"interrupts = <6 4>;"表示dm9000的的中断在作为irq parant的gpx0中的中断偏移量，即gpx0中的属性"interrupts"中的"<0 22 0>"，通过查阅exynos4412的手册知道，对应的中断号是EINT[6]。

gpio

gpio也是最常见的IO口，常用的属性有

"gpio-controller"，用来说明该节点描述的是一个gpio控制器
"#gpio-cells"，用来描述gpio使用节点的属性一个cell的内容，即 `属性 = <&引用GPIO节点别名 GPIO标号工作模式>

GPIO的设置同样采用了上述偏移量的思想，比如下面的这个led的设备书，表示使用GPX2组的第7个引脚：

驱动自定义key

针对具体的设备，有部分属性很难做到通用，需要驱动自己定义好，通过内核的属性提取解析函数进行值的获取，比如dm9000节点中的下面这句就是自定义的节点属性，用以表示配置EEPROM不可用。

VALUE

dts描述一个键的值有多种方式，当然，一个键也可以没有值

字符串信息

32bit无符号整型数组信息

二进制数数组

字符串哈希表

混合形式

上述几种的混合形式

设备树代码解析

device_node结构体

Device Tree中的每一个node节点经过kernel处理都会生成一个struct device_node的结构体, 最终一般会被挂接到具体的struct device结构体。struct device_node结构体描述如下:

//include/of.h
struct device_node {
const char *name; //节点名 name属性的值，没有为<NULL>
const char *type; //设备类型 device._type属性的值，没有为<NULL>
phandle phandle;
const char *full_name; //全路径节点名,可用于其他节点引用的标记
struct property *properties; //指向该设备节点下的第一个属性，其他属性与该属性链表相接
struct property *deadprops; /* removed properties */
struct device_node *parent; //父节点指针
struct device_node *child; //子节点指针
struct device_node *sibling; //设备兄弟节点
struct device_node *next; /* next device of same type */
struct device_node *allnext; /* next in list of all nodes */
struct proc_dir_entry *pde; /* this node's proc directory */
struct kref kref;
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
};

查找节点API

/**
* of_find_compatible_node - 通过compatible属性查找指定节点
* @from - 指向开始路径的节点，如果为NULL，则从根节点开始
* @type - device_type设备类型，可以为NULL
* @compat - 指向节点的compatible属性的值（字符串）的首地址
* 成功：得到节点的首地址；失败：NULL
*/
struct device_node *of_find_compatible_node(struct device_node *from,const char *type, const char *compat);
/**
* of_find_matching_node - 通过compatible属性查找指定节点
* @from - 指向开始路径的节点，如果为NULL，则从根节点开始
* @matches - 指向设备ID表，注意ID表必须以NULL结束
* 范例： const struct of_device_id mydemo_of_match[] = {
{ .compatible = "fs4412,mydemo", },
{}
};
* 成功：得到节点的首地址；失败：NULL
*/
struct device_node *of_find_matching_node(struct device_node *from,const struct of_device_id *matches);
/**
* of_find_node_by_path - 通过路径查找指定节点
* @path - 带全路径的节点名，也可以是节点的别名
* 成功：得到节点的首地址；失败：NULL
*/
struct device_node *of_find_node_by_path(const char *path);
/**
* of_find_node_by_name - 通过节点名查找指定节点
* @from - 开始查找节点，如果为NULL，则从根节点开始
* @name- 节点名
* 成功：得到节点的首地址；失败：NULL
*/
struct device_node *of_find_node_by_name(struct device_node *from,const char *name);

提取通用属性API

/**
* of_find_property - 提取指定属性的值
* @np - 设备节点指针
* @name - 属性名称
* @lenp - 属性值的字节数
* 成功：属性值的首地址；失败：NULL
*/
struct property *of_find_property(const struct device_node *np, const char *name, int *lenp);
/**
* of_property_count_elems_of_size - 得到属性值中数据的数量
* @np - 设备节点指针
* @propname - 属性名称
* @elem_size - 每个数据的单位（字节数）
* 成功：属性值的数据个数；失败：负数，绝对值是错误码
*/
int of_property_count_elems_of_size(const struct device_node *np,const char *propname, int elem_size);
/**
* of_property_read_u32_index - 得到属性值中指定标号的32位数据值
* @np - 设备节点指针
* @propname - 属性名称
* @index - 属性值中指定数据的标号
* @out_value - 输出参数，得到指定数据的值
* 成功：0；失败：负数，绝对值是错误码
*/
int of_property_read_u32_index(const struct device_node *np, const char *propname, u32 index, u32 *out_value);
/**
* of_property_read_string - 提取字符串（属性值）
* @np - 设备节点指针
* @propname - 属性名称
* @out_string - 输出参数，指向字符串（属性值）
* 成功：0；失败：负数，绝对值是错误码
*/
int of_property_read_string(struct device_node *np, const char *propname, const char **out_string);

提取addr属性API

/**
* of_n_addr_cells - 提取默认属性“#address-cells”的值
* @np - 设备节点指针
* 成功：地址的数量；失败：负数，绝对值是错误码
*/
int of_n_addr_cells(struct device_node *np);
/**
* of_n_size_cells - 提取默认属性“#size-cells”的值
* @np - 设备节点指针
* 成功：地址长度的数量；失败：负数，绝对值是错误码
*/
int of_n_size_cells(struct device_node *np);
/**
* of_get_address - 提取I/O口地址
* @np - 设备节点指针
* @index - 地址的标号
* @size - 输出参数，I/O口地址的长度
* @flags - 输出参数，类型（IORESOURCE_IO、IORESOURCE_MEM）
* 成功：I/O口地址的首地址；失败：NULL
*/
__be32 *of_get_address(struct device_node *dev, int index, u64 *size, unsigned int *flags);
/**
* of_translate_address - 从设备树中提取I/O口地址转换成物理地址
* @np - 设备节点指针
* @in_addr - 设备树提取的I/O地址
* 成功：物理地址；失败：OF_BAD_ADDR
*/
u64 of_translate_address(struct device_node *dev, const __be32 *in_addr);
/**
* of_iomap - 提取I/O口地址并映射成虚拟地址
* @np - 设备节点指针
* @index - I/O地址的标号
* 成功：映射好虚拟地址；失败：NULL
*/
void __iomem *of_iomap(struct device_node *np, int index);
/**
* 功能：提取I/O口地址并申请I/O资源及映射成虚拟地址
* @np - 设备节点指针
* @index - I/O地址的标号
* @name - 设备名，申请I/O地址时使用
* 成功：映射好虚拟地址；失败：NULL
*/
void __iomem *of_io_request_and_map(struct device_node *np, int index, const char *name);

提取resource属性API

/**
* of_address_to_resource - 从设备树中提取资源resource（I/O地址）
* @np - 设备节点指针
* @index - I/O地址资源的标号
* @r - 输出参数，指向资源resource（I/O地址）
* 成功：0；失败：负数，绝对值是错误码
*/
int of_address_to_resource(struct device_node *dev, int index, struct resource *r);

提取gpio属性API

/**
* include/of_gpio.h
* of_get_named_gpio - 从设备树中提取gpio口
* @np - 设备节点指针
* @propname - 属性名
* @index - gpio口引脚标号
* 成功：得到GPIO口编号；失败：负数，绝对值是错误码
*/
int of_get_named_gpio(struct device_node *np, const char *propname, int index);

提取irq属性API

/**
* of_irq_count从设备树中提取中断的数量
* @np - 设备节点指针
* 成功：大于等于0，实际中断数量，0则表示没有中断
*/
int of_irq_count(struct device_node *dev);
/**
* of_irq_get - 从设备树中提取中断号
* @np - 设备节点指针
* @index - 要提取的中断号的标号
* 成功：中断号；失败：负数，其绝对值是错误码
*/
int of_irq_get(struct device_node *dev, int index);

提取其他属性API

/**
* of_get_mac_address - 从设备树中提取MAC地址
* @np - 设备节点指针
* @成功：MAC（6字节）的首地址；失败：NULL
*/
void *of_get_mac_address(struct device_node *np);

代码解析dtb流程

kernel会为设备树root节点下所有带"" 属性的节点都分配并注册一个platform_device

dts->dtb->device_node->platform_device

常用解析API使用

设备树调试手段

在调试的过程中，没有达到预期时，需要先确定修改有没有编译到对应的dtbo.img中，就需要反编译dtbo.img

反编译工具

反编译工具代码中自带，只需要初始化一下环境变量就可以使用。初始化指令如下：

android_project$ . build/envsetup.sh

反编译dtb.img

dtc-I dtb -O dts dtb.img -o dtsi.txt

反编译dtbo.img

mkdtimgdump dtbo.img -b dtbo dtc -I dtb -O dts dtbo.00 -o dtsi.txt

设备树配置之Pinctrl子系统

Pinctrl概述：

Linux内核提供了pinctrl子系统，目的是为了统一各soc厂商的pin脚管理。

Linux Pinctrl子系统提供的功能：

（1）管理系统中所有的可以控制的pin，在系统初始化的时候，枚举所有可以控制的pin，并标识这些pin。（2）管理这些pin的复用（Multiplexing）。对于SOC而言，其引脚除了配置成普通的GPIO之外，若干个引脚还可以组成一个pin group，行程特定的功能。pin control subsystem要管理所有的pin group。

（3）配置这些pin的特性。例如使能或关闭引脚上的pull-up、pull-down电阻，配置引脚的driver strength。在高通、MTK平台上， pinmux管脚复用控制器，是TLMM（Top-Level Mode Multiplexer）顶级模式多路复用控制器。

Pinctrl使用：

默认名称

Client device会通过pinctrl来将pin设置为相应的功能及配置。

Client Device

Pin Controller

定制名称