高通平臺msm8953 Linux DTS(Device Tree Source)設備樹詳解之二（DTS設備樹匹配過程）

本系列導航：

有上一篇文章，我們瞭解了dts的背景知識和相關基礎，這次我們對應實際設備進行一下相關分析。

DTS設備樹的匹配過程

一個dts文件確定一個項目，多個項目可以包含同一個dtsi文件。找到該項目對應的dts文件即找到了該設備樹的根節點。

kernel\arch\arm\boot\dts\qcom\sdm630-mtp.dts

[objc]view plain copy
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 */  
  
  
/dts-v1/;  
  
#include "sdm630.dtsi"  
#include "sdm630-mtp.dtsi"  
//#include "sdm660-external-codec.dtsi"  
#include "sdm660-internal-codec.dtsi"  
#include "synaptics-dsx-i2c.dtsi"  
  
  
/ {  
    model = "Qualcomm Technologies, Inc. SDM 630 PM660 + PM660L MTP";  
    compatible = "qcom,sdm630-mtp", "qcom,sdm630", "qcom,mtp";  
    qcom,board-id = <8 0>;  
    qcom,pmic-id = <0x0001001b 0x0101011a 0x0 0x0>,  
            <0x0001001b 0x0201011a 0x0 0x0>;  
};  
  
&tavil_snd {  
    qcom,msm-mbhc-moist-cfg = <0>, <0>, <3>;  
};  

當然devicetree的根節點也是需要和板子進行匹配的，這個匹配信息存放在sbl（second boot loader）中，對應dts文件中描述的board-id（上面代碼中的qcom,board-id屬性），通過共享內存傳遞給bootloader，由bootloader將此board-id匹配dts文件（devicetree的根節點文件），將由dtc編譯後的dts文件（dtb文件）加載到內存，然後在kernel中展開dts樹，並且掛載dts樹上的所有設備。

（ps：cat /proc/cmdline 查看cmdline）

Dts中相關符號的含義

/ 根節點

@ 如果設備有地址，則由此符號指定

& 引用節點

: 冒號前的label是爲了方便引用給節點起的別名，此label一般使用爲&label

, 屬性名稱中可以包含逗號。如compatible屬性的名字組成方式爲"[manufacturer], [model]"，加入廠商名是爲了避免重名。自定義屬性名中通常也要有廠商名，並以逗號分隔。

# #並不表示註釋。如 #address-cells ，#size-cells 用來決定reg屬性的格式。

空屬性並不一定表示沒有賦值。如 interrupt-controller 一個空屬性用來聲明這個node接收中斷信號

數據類型

“” 引號中的爲字符串，字符串數組：”strint1”,”string2”,”string3”

< > 尖括號中的爲32位整形數字，整形數組<12 3 4>

[ ] 方括號中的爲32位十六進制數，十六機制數據[0x11 0x12 0x13] 其中0x可省略

構成節點名的有效字符：

0-9

a-z

A-Z

構成屬性名的有效字符：

0-9

a-z

A-Z

DTS中幾個難理解的屬性的解釋

a. 地址

設備的地址特性根據一下幾個屬性來控制：

[objc]view plain copy
reg  
#address-cells  
#size-cells  

reg意爲region，區域。格式爲：

[objc]view plain copy
reg = <address1length1 [address2 length2] [address3 length3]>;  

父類的address-cells和size-cells決定了子類的相關屬性要包含多少個cell，如果子節點有特殊需求的話，可以自己再定義，這樣就可以擺脫父節點的控制。

address-cells決定了address1/2/3包含幾個cell，size-cells決定了length1/2/3包含了幾個cell。本地模塊例如：

[objc]view plain copy
spi@10115000{  
        compatible = "arm,pl022";  
        reg = <0x10115000 0x1000 >;  
};  

位於0x10115000的SPI設備申請地址空間，起始地址爲0x10115000，長度爲0x1000，即屬於這個SPI設備的地址範圍是0x10115000~0x10116000。

實際應用中，有另外一種情況，就是通過外部芯片片選激活模塊。例如，掛載在外部總線上，需要通過片選線工作的一些模塊：

[objc]view plain copy
external-bus{  
    #address-cells = <2>  
    #size-cells = <1>;  
   
    ethernet@0,0 {  
        compatible = "smc,smc91c111";  
        reg = <0 0 0x1000>;  
    };  
   
    i2c@1,0 {  
        compatible ="acme,a1234-i2c-bus";  
        #address-cells = <1>;  
        #size-cells = <0>;  
        reg = <1 0 0x1000>;  
        rtc@58 {  
            compatible ="maxim,ds1338";  
            reg = <58>;  
        };  
    };  
   
    flash@2,0 {  
        compatible ="samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";  
        reg = <2 0 0x4000000>;  
    };  
};  

external-bus使用兩個cell來描述地址，一個是片選序號，另一個是片選序號上的偏移量。而地址空間長度依然用一個cell來描述。所以以上的子設備們都需要3個cell來描述地址空間屬性——片選、偏移量、地址長度。在上個例子中，有一個例外，就是i2c控制器模塊下的rtc模塊。因爲I2C設備只是被分配在一個地址上，不需要其他任何空間，所以只需要一個address的cell就可以描述完整，不需要size-cells。

當需要描述的設備不是本地設備時，就需要描述一個從設備地址空間到CPU地址空間的映射關係，這裏就需要用到ranges屬性。還是以上邊的external-bus舉例：

[objc]view plain copy
#address-cells= <1>;  
#size-cells= <1>;  
...  
external-bus{  
    #address-cells = <2>  
    #size-cells = <1>;  
    ranges = <0 0  0x10100000  0x10000     // Chipselect 1,Ethernet  
              1 0  0x10160000  0x10000     // Chipselect 2, i2c controller  
              2 0  0x30000000  0x1000000>; // Chipselect 3, NOR Flash  
};  

ranges屬性爲一個地址轉換表。表中的每一行都包含了子地址、父地址、在自地址空間內的區域大小。他們的大小（包含的cell）分別由子節點的address-cells的值、父節點的address-cells的值和子節點的size-cells來決定。以第一行爲例：

· 0 0 兩個cell，由子節點external-bus的address-cells=<2>決定；

· 0x10100000 一個cell，由父節點的address-cells=<1>決定；

· 0x10000 一個cell，由子節點external-bus的size-cells=<1>決定。
最終第一行說明的意思就是：片選0，偏移0（選中了網卡），被映射到CPU地址空間的0x10100000~0x10110000中，地址長度爲0x10000。

b. 中斷

描述中斷連接需要四個屬性：
1. interrupt-controller 一個空屬性用來聲明這個node接收中斷信號；
2. #interrupt-cells 這是中斷控制器節點的屬性，用來標識這個控制器需要幾個單位做中斷描述符；
3. interrupt-parent 標識此設備節點屬於哪一個中斷控制器，如果沒有設置這個屬性，會自動依附父節點的；
4. interrupts 一箇中斷標識符列表，表示每一箇中斷輸出信號。

如果有兩個，第一個是中斷號，第二個是中斷類型，如高電平、低電平、邊緣觸發等觸發特性。對於給定的中斷控制器，應該仔細閱讀相關文檔來確定其中斷標識該如何解析。一般如下：

二個cell的情況

第一個值：該中斷位於他的中斷控制器的索引；

第二個值：觸發的type

固定的取值如下：

1 = low-to-high edge triggered
2 = high-to-low edge triggered
4 = active high level-sensitive
8 = active low level-sensitive

三個cell的情況

第一個值：中斷號

第二個值：觸發的類型

第三個值：優先級，0級是最高的，7級是最低的；其中0級的中斷系統當做 FIQ處理。

c. 其他

除了以上規則外，也可以自己加一些自定義的屬性和子節點，但是一定要符合以下的幾個規則：

1. 新的設備屬性一定要以廠家名字做前綴，這樣就可以避免他們會和當前的標準屬性存在命名衝突問題；

2. 新加的屬性具體含義以及子節點必須加以文檔描述，這樣設備驅動開發者就知道怎麼解釋這些數據了。描述文檔中必須特別說明compatible的value的意義，應該有什麼屬性，可以有哪個（些）子節點，以及這代表了什麼設備。每個獨立的compatible都應該由單獨的解釋。

新添加的這些要發送到[email protected]郵件列表中進行review，並且檢查是否會在將來引發其他的問題。

DTS設備樹描述文件中什麼代表總線，什麼代表設備

一個含有compatible屬性的節點就是一個設備。包含一組設備節點的父節點即爲總線。

由DTS到device_register的過程

dts描述的設備樹是如何通過register_device進行設備掛載的呢？我們來進行一下代碼分析

在arch/arm/mach-******/******.c找到DT_MACHINE_START 和 MACHINE_END 宏, 如下:

[objc]view plain copy
DT_MACHINE_START(******_DT, "************* SoC (Flattened DeviceTree)")  
    .atag_offset    = 0x100,  
    .dt_compat    =******_dt_compat,                // 匹配dts  
    .map_io        =******_map_io,                   // 板級地址內存映射, linux mmu  
    .init_irq    =irqchip_init,                    // 板級中斷初始化.  
    .init_time    =******_timer_and_clk_init,        // 板級時鐘初始化,如ahb,apb等   
    .init_machine   = ******_dt_init,              // 這裏是解析dts文件入口.  
    .restart    =******_restart,                  // 重啓, 看門狗寄存器相關可以在這裏設置  
MACHINE_END  

其中.dt_compat = ******_dt_compat 這個結構體是匹配是哪個dts文件, 如:

[objc]view plain copy
static const charchar * constconst ******_dt_compat[] = {  
    "******,******-soc",  
    NULL  
};  

這個"******,******-soc" 字符串可以在我們的dts的根節點下可以找到.

好了, 我們來看看init_machine   = ******_dt_init 這個回調函數.
1. arch/arm/mach-******/******.c : void __init ******_dt_init(void)
    ******_dt_init(void) --> of_platform_populate(NULL,of_default_bus_match_table, NULL, NULL);
    of_default_bus_match_table 這個是structof_device_id的全局變量.

[objc]view plain copy
const struct of_device_id of_default_bus_match_table[] = {  
     { .compatible = "simple-bus",},  
 #ifdef CONFIG_ARM_AMBA  
     { .compatible = "arm,amba-bus",},  
 #endif /* CONFIG_ARM_AMBA */  
     {} /* Empty terminated list */  
 };  

我們設計dts時, 把一些需要指定寄存器基地址的設備放到以compatible = "simple-bus"爲匹配項的設備節點下. 下面會有介紹爲什麼.

2. drivers/of/platform.c : int of_platform_populate(...)
    of_platform_populate(...) --> of_platform_bus_create(...)
    // 在這之前, 會有of_get_property(bus,"compatible", NULL)
    // 檢查是否有compatible, 如果沒有, 返回, 繼續下一個, 也就是說沒有compatible, 這個設備不會被註冊

[objc]view plain copy
for_each_child_of_node(root, child) {  
    printk("[%s %s %d]child->name = %s, child->full_name = %s\n", __FILE__, __func__,__LINE__, child->name, child->full_name);  
    rc = of_platform_bus_create(child,matches, lookup, parent, true);  
    if (rc)  
        break;  
}  

    論詢dts根節點下的子設備, 每個子設備都要of_platform_bus_create(...);
    全部完成後, 通過 of_node_put(root);釋放根節點, 因爲已經處理完畢;

3. drivers/of/platform.c : of_platform_bus_create(bus, ...)

[objc]view plain copy
dev = of_platform_device_create_pdata(bus, bus_id,platform_data, parent); // 我們跳到 3-1步去運行  
  if (!dev || !of_match_node(matches, bus))  // 就是匹配  
                                            // dt_compat    = ******_dt_compat, 也就是 compatible = "simple-bus",   
                                            // 如果匹配成功, 以本節點爲父節點, 繼續輪詢本節點下的所有子節點  
      return 0;  
  
  for_each_child_of_node(bus, child) {  
      pr_debug("   create child:%s\n", child->full_name);  
      rc = of_platform_bus_create(child,matches, lookup, &dev->dev, strict);  // dev->dev以本節點爲父節點,  我們跳到 3-2-1步去運行  
      if (rc) {  
          of_node_put(child);  
          break;  
      }  
  }  

3-1. drivers/of/platform.c : of_platform_device_create_pdata(...)

[objc]view plain copy
if (!of_device_is_available(np))   // 查看節點是否有效, 如果節點有'status'屬性, 必須是okay或者是ok, 纔是有效, 沒有'status'屬性, 也有效  
    return NULL;  
  
dev = of_device_alloc(np, bus_id, parent);  // alloc設備, 設備初始化. 返回dev, 所有的設備都可認爲是platform_device, 跳到3-1-1看看函數做了什麼事情  
if (!dev)  
    return NULL;  
  
#if defined(CONFIG_MICROBLAZE)  
    dev->archdata.dma_mask = 0xffffffffUL;  
#endif  
    dev->dev.coherent_dma_mask =DMA_BIT_MASK(32); // dev->dev 是 struct device. 繼續初始化  
    dev->dev.bus =&platform_bus_type;     //   
    dev->dev.platform_data =platform_data;  
  
printk("[%s %s %d] of_device_add(device register)np->name = %s\n", __FILE__, __func__, __LINE__, np->name);  
if (of_device_add(dev) != 0){       // 註冊device,of_device_add(...) --> device_add(...) // This is part 2 ofdevice_register()  
    platform_device_put(dev);  
    return NULL;  
}  

3-1-1. drivers/of/platform.c : of_device_alloc(...)
1) alloc platform_device *dev
2) 如果有reg和interrupts的相關屬性, 運行of_address_to_resource 和of_irq_to_resource_table, 加入到dev->resource

[objc]view plain copy
dev->num_resources = num_reg +num_irq;  
dev->resource = res;  
for (i = 0; i < num_reg; i++, res++) {  
    rc = of_address_to_resource(np,i, res);  
    /*printk("[%s %s %d] res->name = %s, res->start = 0x%X, res->end =0x%X\n", __FILE__, __func__, __LINE__, res->name, res->start,res->end); */  
    WARN_ON(rc);  
}  
WARN_ON(of_irq_to_resource_table(np, res,num_irq) != num_irq);  

    3) dev->dev.of_node = of_node_get(np);
        // 這個node屬性裏有compatible屬性, 這個屬性從dts來, 後續driver匹配device時, 就是通過這一屬性進匹配
        // 我們可以通過添加下面一句話來查看compatible.
        // printk("[%s %s %d]bus->name = %s, of_get_property(...) = %s\n", __FILE__, __func__,__LINE__, np->name, (char*)of_get_property(np, "compatible",NULL));
        // node 再給dev, 後續給驅動註冊使用.
    4) 運行 of_device_make_bus_id 設定device的名字, 如: soc.2 或 ac000000.serial 等

3-2. drivers/of/platform.c :
    以 compatible = "simple-bus"的節點的子節點都會以這個節點作爲父節點在這步註冊設備.

至此從dts文件的解析到最終調用of_device_add進行設備註冊的過程就比較清晰了。

查看掛載上的所有設備

cd /sys/devices/ 查看註冊成功的設備對應devicetree中的設備描述節點

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