【Linux筆記】設(shè)備樹(shù)實(shí)例分析

前言

我們可以從LED程序中榨取很多知識(shí)：基本的驅(qū)動(dòng)框架、驅(qū)動(dòng)的簡(jiǎn)單分層、驅(qū)動(dòng)的分層+分離思想、總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型、設(shè)備樹(shù)等。這大多都是結(jié)合韋老師的教程學(xué)的。

這篇筆記結(jié)合第6個(gè)demo（基于設(shè)備樹(shù)）來(lái)學(xué)習(xí)、分析：

框圖

下面是LED程序的幾個(gè)層次結(jié)構(gòu)圖：

注意：層與層之間的箭頭指向是相對(duì)的，從哪指向哪看你怎么理解。比如有兩個(gè)函數(shù)：函數(shù)A和函數(shù)B，我們可以說(shuō)函數(shù)A調(diào)用函數(shù)B，也可以說(shuō)函數(shù)B被函數(shù)A調(diào)用。

本篇筆記基于第⑤個(gè)圖來(lái)分析。

體驗(yàn)設(shè)備樹(shù)

我們先來(lái)體驗(yàn)一下使用設(shè)備樹(shù)描述引腳信息的方式來(lái)點(diǎn)燈。

以百問(wèn)網(wǎng)開(kāi)發(fā)板為例，修改內(nèi)核目錄Linux-4.9.88/arch/arm/boot/dts下的100ask_imx6ull-14x14.dts（百問(wèn)科技開(kāi)發(fā)板出廠帶的設(shè)備樹(shù)文件）設(shè)備樹(shù)文件。

把出廠帶的設(shè)備樹(shù)文件的led相關(guān)節(jié)點(diǎn)給屏蔽掉，然后添加如下節(jié)點(diǎn)信息至根節(jié)點(diǎn)：

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

修改后的設(shè)備樹(shù)文件內(nèi)容如：

在內(nèi)核根目錄下使用如下命令編譯設(shè)備樹(shù)源文件：

make dtbs V=1

然后把設(shè)備樹(shù)文件與可加載的led驅(qū)動(dòng)模塊、led應(yīng)用程序上傳到板子里：

上傳成功的文件如下：

運(yùn)行測(cè)試：

實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析

這個(gè)實(shí)驗(yàn)的led驅(qū)動(dòng)同樣依賴的是總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型。

我們?cè)?a target="_blank" textvalue="【Linux筆記】總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型" tab="innerlink" data-linktype="2" rel="nofollow">【Linux筆記】總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型中也有提到描述設(shè)備有兩種方法：一種是直接用platform_device結(jié)構(gòu)體來(lái)指定，另一種是用設(shè)備樹(shù)來(lái)指定。

在本次的實(shí)驗(yàn)中我們就是用設(shè)備樹(shù)來(lái)描述設(shè)備。

之前我們用platform_device結(jié)構(gòu)體來(lái)指定設(shè)備信息時(shí)，platform_driver是直接從platform_device結(jié)構(gòu)體里拿資源的，如：

現(xiàn)在我們用設(shè)備樹(shù)來(lái)指定設(shè)備信息時(shí)，platform_driver是如何獲取相關(guān)資源的呢？大致過(guò)程如下：

這里我們還需要注意的一點(diǎn)是：并不是所有的設(shè)備樹(shù)節(jié)點(diǎn)都可以轉(zhuǎn)換為platform_device。下面看看幾條規(guī)則：

• 根節(jié)點(diǎn)下含有 compatile 屬性的子節(jié)點(diǎn) 能轉(zhuǎn)換為platform_device；
• 含有特定 compatile 屬性（它的值是 "simple-bus","simplemfd","isa","arm,amba-bus" 四者之一）的節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn) 能轉(zhuǎn)換為platform_device；
• I2C、 SPI 總線節(jié)點(diǎn)下的子節(jié)點(diǎn) 不不不能轉(zhuǎn)換為platform_device ，這些總線下的子節(jié)點(diǎn)， 應(yīng)該交給對(duì)應(yīng)的總線驅(qū)動(dòng)程序來(lái)處理。

下面看一個(gè)例子：

接下來(lái)，我們簡(jiǎn)單來(lái)看一下platform_device與platform_driver匹配的函數(shù)：

這里有幾種匹配方式，其它幾種匹配方式在之前的筆記【Linux筆記】總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型中也有簡(jiǎn)單地分析過(guò)。

這里，我們來(lái)看第二種匹配方式（使用設(shè)備樹(shù)時(shí)的匹配方式）。下面看看具體如何匹配：

其中過(guò)程①優(yōu)先匹配，其次是過(guò)程②，最后是過(guò)程③。

但是，實(shí)際上現(xiàn)在主要使用的是過(guò)程①的匹配，即匹配compatible屬性。

過(guò)程②與過(guò)程③已經(jīng)過(guò)時(shí)了，Linux內(nèi)核不推薦使用這兩種匹配方法。

這一點(diǎn)我們?cè)谏弦黄墓P記【Linux筆記】設(shè)備樹(shù)基礎(chǔ)知識(shí)中也有簡(jiǎn)單提到。

在本次實(shí)驗(yàn)中，我們的匹配示意圖如下：

實(shí)驗(yàn)代碼

代碼大多與之前的【Linux筆記】LED驅(qū)動(dòng)（總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型）中的代碼一樣，這里也來(lái)簡(jiǎn)單看一下。

1、應(yīng)用程序ledtest.c：

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

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

 /* 3. 寫(xiě)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;
}

運(yùn)行測(cè)試命令：

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

int main(int argc, char **argv)形式的main函數(shù)相關(guān)筆記：main()函數(shù)有哪幾種形式？。

2、驅(qū)動(dòng)層leddrv.c

這一層主要是放一些通用的驅(qū)動(dòng)操作函數(shù)，核心代碼如：

驅(qū)動(dòng)程序入口函數(shù)：

open、write函數(shù)：

其它代碼：

其中l(wèi)ed的操作結(jié)構(gòu)體如下：

3、硬件層：chip_demo_gpio.c

這一層主要是一些寄存器相關(guān)的操作，及platform_driver相關(guān)。與上一個(gè)實(shí)驗(yàn)代碼不同的部分就是這個(gè)文件。

（1）驅(qū)動(dòng)初始化函數(shù)：

（2）probe函數(shù)：

當(dāng)設(shè)備樹(shù)的compatible屬性與platform_driver中的設(shè)備匹配表中的compatible成員互相匹配時(shí)會(huì)執(zhí)行此函數(shù)獲取設(shè)備信息。

這里的pin屬性與compatible屬性（標(biāo)準(zhǔn)屬性）類(lèi)別不同，pin屬性是個(gè)自定義屬性。

我們可以使用of_property_read_u32函數(shù)來(lái)獲取這些自定義屬性的內(nèi)容。

與設(shè)備樹(shù)相關(guān)的讀取函數(shù)我們?cè)谏弦黄P記【Linux筆記】設(shè)備樹(shù)基礎(chǔ)知識(shí)中也有詳細(xì)介紹。

這些函數(shù)大多在文件 include/linux/of.h 中可以找到：

（3）led寄存器操作相關(guān)的代碼：

/* 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)

/* 映射后的寄存器虛擬地址指針 */
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-哪個(gè)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))
 {
  /* 相關(guān)寄存器物理地址與虛擬地址之間的映射 */
  /* 1、地址映射：時(shí)鐘寄存器 */
  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：數(shù)據(jù)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時(shí)鐘 */
  val = readl(CCM_CCGR1); /* 讀出當(dāng)前CCM_CCGR1配置值 */
  val &= ~(3 << 30);  /* 清除以前的設(shè)置 */
  val |= (3 << 30);  /* 設(shè)置新值 */
  writel(val, CCM_CCGR1);

  /* 設(shè)置GPIO5_IO03的為IO模式 */
  writel(5, SW_MUX_GPIO5_IO03);
  
  /* 設(shè)置GPIO5_IO03方向?yàn)檩敵?nbsp;*/
  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-哪個(gè)LED, status:1-亮,0-滅 */
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))
 {
  /* 點(diǎn)燈 */
  if (1 == status)
  {
   printk("<<<<<<<<led on>>>>>>>>>>\n");
   val = readl(GPIO5_DR);
   val &= ~(1 << 3); 
   writel(val, GPIO5_DR);
  }
  /* 滅燈 */
  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

運(yùn)行測(cè)試

這在文章開(kāi)頭的體驗(yàn)設(shè)備樹(shù)一節(jié)中也有演示測(cè)試結(jié)果：

（話說(shuō)我好像還沒(méi)給板子露過(guò)面，這下來(lái)點(diǎn)個(gè)燈露個(gè)面）

同時(shí)，在目錄/sys/firmware/devicetree/base下，我們可以查看設(shè)備樹(shù)節(jié)點(diǎn)：

可以看到，我們創(chuàng)建的設(shè)備樹(shù)節(jié)點(diǎn)100ask_led@0也在該目錄下。100ask_led@0節(jié)點(diǎn)本身就是一個(gè)文件夾，可以使用cd命令進(jìn)入該文件夾查看該節(jié)點(diǎn)的屬性信息：

屬性值是字符串時(shí)，用 cat 命令可以打印出來(lái)；屬性值是數(shù)值時(shí)，用 hexdump 命令可以打印出來(lái)。

最后

以上就是本次的實(shí)驗(yàn)分享。如有錯(cuò)誤，歡迎指出！謝謝

本篇筆記會(huì)同步至我的個(gè)人博客：https://www.lizhengnian.cn/中，歡迎來(lái)訪。

原創(chuàng)不易，期待您的在看、分享~

參考/學(xué)習(xí)資料：

《嵌入式Linux應(yīng)用開(kāi)發(fā)完全手冊(cè)第2版_韋東山》Linux-4.9.88