【Linux笔记】设备树实例分析

前言

我们可以从LED程序中榨取很多知识：基本的驱动框架、驱动的简单分层、驱动的分层+分离思想、总线设备驱动模型、设备树等。这大多都是结合韦老师的教程学的。

这篇笔记结合第6个demo（基于设备树）来学习、分析：

框图

下面是LED程序的几个层次结构图：

注意：层与层之间的箭头指向是相对的，从哪指向哪看你怎么理解。比如有两个函数：函数A和函数B，我们可以说函数A调用函数B，也可以说函数B被函数A调用。

本篇笔记基于第⑤个图来分析。

体验设备树

我们先来体验一下使用设备树描述引脚信息的方式来点灯。

以百问网开发板为例，修改内核目录Linux-4.9.88/arch/arm/boot/dts下的100ask_imx6ull-14x14.dts（百问科技开发板出厂带的设备树文件）设备树文件。

把出厂带的设备树文件的led相关节点给屏蔽掉，然后添加如下节点信息至根节点：

#define GROUP_PIN(g,p) ((g<<16) | (p))
100ask_led@0 {
    compatible = "100as,leddrv";
    pin = <GROUP_PIN(5, 3)>;
};

修改后的设备树文件内容如：

在内核根目录下使用如下命令编译设备树源文件：

make dtbs V=1

然后把设备树文件与可加载的led驱动模块、led应用程序上传到板子里：

上传成功的文件如下：

运行测试：

实验过程分析

这个实验的led驱动同样依赖的是总线设备驱动模型。

我们在【Linux笔记】总线设备驱动模型中也有提到描述设备有两种方法：一种是直接用platform_device结构体来指定，另一种是用设备树来指定。

在本次的实验中我们就是用设备树来描述设备。

之前我们用platform_device结构体来指定设备信息时，platform_driver是直接从platform_device结构体里拿资源的，如：

现在我们用设备树来指定设备信息时，platform_driver是如何获取相关资源的呢？大致过程如下：

这里我们还需要注意的一点是：并不是所有的设备树节点都可以转换为platform_device。下面看看几条规则：

• 根节点下含有 compatile 属性的子节点能转换为platform_device；
• 含有特定 compatile 属性（它的值是 "simple-bus","simplemfd","isa","arm,amba-bus" 四者之一）的节点的子节点能转换为platform_device；
• I2C、 SPI 总线节点下的子节点 不不不能转换为platform_device，这些总线下的子节点， 应该交给对应的总线驱动程序来处理。

下面看一个例子：

接下来，我们简单来看一下platform_device与platform_driver匹配的函数：

这里有几种匹配方式，其它几种匹配方式在之前的笔记【Linux笔记】总线设备驱动模型中也有简单地分析过。

这里，我们来看第二种匹配方式（使用设备树时的匹配方式）。下面看看具体如何匹配：

其中过程①优先匹配，其次是过程②，最后是过程③。

但是，实际上现在主要使用的是过程①的匹配，即匹配compatible属性。

过程②与过程③已经过时了，Linux内核不推荐使用这两种匹配方法。

这一点我们在上一篇的笔记【Linux笔记】设备树基础知识中也有简单提到。

在本次实验中，我们的匹配示意图如下：

实验代码

代码大多与之前的【Linux笔记】LED驱动（总线设备驱动模型）中的代码一样，这里也来简单看一下。

1、应用程序ledtest.c：

int main(int argc, char **argv)
{
 int fd;
 char status;
 
 /* 1. 判断参数 */
 if (argc != 3) 
 {
  printf("Usage: %s <dev> <on | off>\n", argv[0]);
  return -1;
 }

 /* 2. 打开文件 */
 fd = open(argv[1], O_RDWR);
 if (fd == -1)
 {
  printf("can not open file %s\n", argv[1]);
  return -1;
 }

 /* 3. 写文件 */
 if (0 == strcmp(argv[2], "on"))
 {
  status = 1;
  write(fd, &status, 1);
 }
 else
 {
  status = 0;
  write(fd, &status, 1);
 }
 
 close(fd);
 
 return 0;
}

运行测试命令：

./ledtest /dev/100ask_led0 on
./ledtest /dev/100ask_led0 off

int main(int argc, char **argv)形式的main函数相关笔记：main()函数有哪几种形式？。

2、驱动层leddrv.c

这一层主要是放一些通用的驱动操作函数，核心代码如：

驱动程序入口函数：

open、write函数：

其它代码：

其中led的操作结构体如下：

3、硬件层：chip_demo_gpio.c

这一层主要是一些寄存器相关的操作，及platform_driver相关。与上一个实验代码不同的部分就是这个文件。

（1）驱动初始化函数：

（2）probe函数：

当设备树的compatible属性与platform_driver中的设备匹配表中的compatible成员互相匹配时会执行此函数获取设备信息。

这里的pin属性与compatible属性（标准属性）类别不同，pin属性是个自定义属性。

我们可以使用of_property_read_u32函数来获取这些自定义属性的内容。

与设备树相关的读取函数我们在上一篇笔记【Linux笔记】设备树基础知识中也有详细介绍。

这些函数大多在文件 include/linux/of.h 中可以找到：

（3）led寄存器操作相关的代码：

/* 寄存器物理地址 */
#define CCM_CCGR1_BASE    (0X020C406C) 
#define SW_MUX_GPIO5_IO03_BASE  (0X02290014)
#define GPIO5_DR_BASE    (0X020AC000)
#define GPIO5_GDIR_BASE    (0X020AC004)

/* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
static void __iomem *CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO5_IO03;
static void __iomem *GPIO5_DR;
static void __iomem *GPIO5_GDIR;

/* 初始化LED, which-哪个LED */    
static int board_demo_led_init (int which)    
{   
 int group, pin;
 unsigned int val;

 group = GROUP(g_ledpins[which]);
 pin = PIN(g_ledpins[which]);
 printk("init gpio: group %d, pin %d\n", group, pin);

 /* 100ask_IMX6uLL_Board LED：GPIO5_3 */
 if ((5 == group) && (3 == pin))
 {
  /* 相关寄存器物理地址与虚拟地址之间的映射 */
  /* 1、地址映射：时钟寄存器 */
  CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4);  
  /* 2、地址映射：模式寄存器 */ 
  SW_MUX_GPIO5_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO5_IO03_BASE, 4); 
  /* 3、地址映射：数据寄存器 */
  GPIO5_DR = ioremap(GPIO5_DR_BASE, 4); 
  /* 地址映射：方向寄存器 */
  GPIO5_GDIR = ioremap(GPIO5_GDIR_BASE, 4);

  /* 使能GPIO5时钟 */
  val = readl(CCM_CCGR1); /* 读出当前CCM_CCGR1配置值 */
  val &= ~(3 << 30);  /* 清除以前的设置 */
  val |= (3 << 30);  /* 设置新值 */
  writel(val, CCM_CCGR1);

  /* 设置GPIO5_IO03的为IO模式 */
  writel(5, SW_MUX_GPIO5_IO03);
  
  /* 设置GPIO5_IO03方向为输出 */
  val = readl(GPIO5_GDIR); 
  val &= ~(1 << 3);   
  val |= (1 << 3);   
  writel(val, GPIO5_GDIR);
 }
 else
 {
  printk("This is not 100ask_IMX6ULL_Board!\n");
 }
 
 return 0;
}

/* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */
static int board_demo_led_ctl (int which, char status) 
{
 int group, pin;
 unsigned int val;

 group = GROUP(g_ledpins[which]);
 pin = PIN(g_ledpins[which]);
 printk("init gpio: group %d, pin %d\n", group, pin);

 /* 100ask_IMX6uLL_Board LED：GPIO5_3 */
 if ((5 == group) && (3 == pin))
 {
  /* 点灯 */
  if (1 == status)
  {
   printk("<<<<<<<<led on>>>>>>>>>>\n");
   val = readl(GPIO5_DR);
   val &= ~(1 << 3); 
   writel(val, GPIO5_DR);
  }
  /* 灭灯 */
  else if (0 == status)
  {
   printk("<<<<<<<<led off>>>>>>>>>>\n");
   val = readl(GPIO5_DR);
   val|= (1 << 3); 
   writel(val, GPIO5_DR);
  }
  else{}
 }
 else
 {
  printk("This is not 100ask_IMX6ULL_Board!\n");
 }
 
 return 0;
}

4、Makefile文件

运行测试

这在文章开头的体验设备树一节中也有演示测试结果：

（话说我好像还没给板子露过面，这下来点个灯露个面）

同时，在目录/sys/firmware/devicetree/base下，我们可以查看设备树节点：

可以看到，我们创建的设备树节点100ask_led@0也在该目录下。100ask_led@0节点本身就是一个文件夹，可以使用cd命令进入该文件夹查看该节点的属性信息：

属性值是字符串时，用 cat 命令可以打印出来；属性值是数值时，用 hexdump 命令可以打印出来。

最后

以上就是本次的实验分享。如有错误，欢迎指出！谢谢

本篇笔记会同步至我的个人博客：https://www.lizhengnian.cn/中，欢迎来访。

原创不易，期待您的在看、分享~

参考/学习资料：

《嵌入式Linux应用开发完全手册第2版_韦东山》Linux-4.9.88