描述u-boot驅(qū)動(dòng)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

一、描述u-boot驅(qū)動(dòng)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

u-boot有一個(gè)功能強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)模型，這一點(diǎn)與linux內(nèi)核一致。驅(qū)動(dòng)模型對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)相關(guān)操作做了一個(gè)抽象：使用uclass來描述設(shè)備類，使用driver來描述驅(qū)動(dòng)，使用udevice來描述設(shè)備。

（1-1）uclass

uclass表示以相同特征方式運(yùn)行的一組device。uclass提供一種以相同接口方式訪問組內(nèi)單個(gè)設(shè)備的方式。例如：GPIO類提供了get/set值的操作。一個(gè)I2C類可能有10個(gè)I2C端口，其中4個(gè)用于一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，6個(gè)用于另一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序。

該結(jié)構(gòu)由struct uclass表示（/include/dm/uclass.h）：

structuclass{
void*priv;//這個(gè)類的私有數(shù)據(jù)
structuclass_driver*uc_drv;//類本身的驅(qū)動(dòng)程序，不要與struct driver混淆。
structlist_headdev_head;//該類中的設(shè)備列表（當(dāng)設(shè)備的綁定方法被調(diào)用時(shí)，它們會(huì)被附加到它們的類上）。
structlist_headsibling_node;//類鏈表中的下一個(gè)類。
};

（1-2）driver

用于提供與外設(shè)交互的高級(jí)接口。本文將分析這一點(diǎn)。

（1-3）udevice

與特定端口或外圍設(shè)備綁定的驅(qū)動(dòng)程序?qū)嵗?/p>

二、聲明驅(qū)動(dòng)

通過分析u-boot的/drivers目錄下的文件可以得出u-boot驅(qū)動(dòng)程序具有共同的特征，驅(qū)動(dòng)程序聲明一般具有如下類似的結(jié)構(gòu)(參見drivers/demo/demo-shape.c)：

staticconststructdemo_opsshape_ops={
.hello=shape_hello,
.status=shape_status,
};

U_BOOT_DRIVER(demo_shape_drv)={
.name="demo_shape_drv",
.id=UCLASS_DEMO,
.ops=&shape_ops,
.priv_data_size=sizeof(structshape_data),
};

例如上述代碼所示，首先會(huì)創(chuàng)建一個(gè)xxx_ops結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與具體的設(shè)備驅(qū)動(dòng)相關(guān)。然后使用U_BOOT_DRIVER宏將其聲明為u-boot驅(qū)動(dòng)。

在U_BOOT_DRIVER中，還可以指定用于綁定和解綁定的方法，這些方法會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候被調(diào)用。對(duì)于大多數(shù)驅(qū)動(dòng)程序來說，一般只會(huì)使用到“probe”和“remove”方法。

設(shè)備驅(qū)動(dòng)可以提供的方法記錄在device.h頭文件中：

structdriver{
char*name;//設(shè)備名稱。
enumuclass_idid;//指示該驅(qū)動(dòng)屬于哪個(gè)uclass。
conststructudevice_id*of_match;//要匹配的兼容字符串列表，以及每個(gè)字符串的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)。
int(*bind)(structudevice*dev);//調(diào)用該函數(shù)將設(shè)備綁定到其驅(qū)動(dòng)程序。
int(*probe)(structudevice*dev);//用于探測(cè)設(shè)備，即激活設(shè)備。
int(*remove)(structudevice*dev);//調(diào)用該函數(shù)來移除一個(gè)設(shè)備。
int(*unbind)(structudevice*dev);//調(diào)用該函數(shù)來解除設(shè)備與驅(qū)動(dòng)程序的綁定。
int(*ofdata_to_platdata)(structudevice*dev);//在probe之前調(diào)用該函數(shù)以解碼設(shè)備樹數(shù)據(jù)。
int(*child_post_bind)(structudevice*dev);//在一個(gè)新子設(shè)備被綁后調(diào)用。
int(*child_pre_probe)(structudevice*dev);//在probe子設(shè)備之前調(diào)用。設(shè)備已經(jīng)分配了內(nèi)存，但還沒有被probe到。
int(*child_post_remove)(structudevice*dev);//在子設(shè)備被移除后調(diào)用。設(shè)備已經(jīng)分配了內(nèi)存，但是它的device remove()方法已經(jīng)被調(diào)用。
intpriv_auto_alloc_size;//如果非零，這是在設(shè)備的->priv指針中分配的私有數(shù)據(jù)的大小。如果為零，則驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)分配所需的數(shù)據(jù)。

//如果非零，這是在設(shè)備的->platdata中分配的平臺(tái)數(shù)據(jù)的大小。這通常只對(duì)設(shè)備樹驅(qū)動(dòng)有用(那些有of_match的驅(qū)動(dòng))，因?yàn)槭褂闷脚_(tái)數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)會(huì)在U_BOOT_DEVICE()實(shí)例化中提供數(shù)據(jù)。
intplatdata_auto_alloc_size;

//每個(gè)設(shè)備都可以保存其父設(shè)備擁有的私有數(shù)據(jù)。如果這個(gè)值非零，這個(gè)將被自動(dòng)分配。
intper_child_auto_alloc_size;

//bus存儲(chǔ)關(guān)于它的子設(shè)備的信息。如果非零，該數(shù)值則是數(shù)據(jù)的大小，將分配在子進(jìn)程的parent_platdata指針指向的區(qū)域中。
intper_child_platdata_auto_alloc_size;

//驅(qū)動(dòng)特殊操作。這通常是一個(gè)由驅(qū)動(dòng)定義的函數(shù)指針列表，用于實(shí)現(xiàn)類（uclass）所需要的驅(qū)動(dòng)函數(shù)。
constvoid*ops;

//驅(qū)動(dòng)標(biāo)志。
uint32_tflags;
};

在u-boot中，讓一個(gè)設(shè)備工作的順序是：

U_BOOT_DRIVER宏創(chuàng)建了一個(gè)可從C訪問的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此驅(qū)動(dòng)模型可以找到可用的驅(qū)動(dòng)程序。下文將分析該宏的具體實(shí)現(xiàn)。

三、U_BOOT_DRIVER宏分析

U_BOOT_DRIVER宏定義在/include/dm/device.h文件中：

/*DeclareanewU-Bootdriver*/
#defineU_BOOT_DRIVER(__name)
ll_entry_declare(structdriver,__name,driver)

ll_entry_declare同樣是一個(gè)宏定義，用于聲明鏈接器生成的數(shù)組項(xiàng)，定義在/include/linker_lists.h中：

#definell_entry_declare(_type,_name,_list)
_type_u_boot_list_2_##_list##_2_##_name__aligned(4)
__attribute__((unused,
section(".u_boot_list_2_"#_list"_2_"#_name)))

• _type：條目的數(shù)據(jù)類型。

• _name：條目的名稱。

• _list：列表名稱。只包含在C變量中允許的字符。

ll_entry_declare宏聲明了一個(gè)變量，該變量被放置在鏈接器生成的數(shù)組中。使用此宏聲明的變量必須在編譯時(shí)初始化。

此處以/drivers/led目錄下的led_gpio.c驅(qū)動(dòng)為例，在該文件的末尾使用U_BOOT_DRIVER進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)聲明：

那么將98行宏定義展開則是：

structdriver_u_boot_list_2_driver_2_led_gpio__aligned(4)
__attribute__((unused,
section(".u_boot_list_2_driver_2_led_gpio")))={
.name="gpio_led",
.id=UCLASS_LED,
.of_match=led_gpio_ids,
.ops=&gpio_led_ops,
.priv_auto_alloc_size=sizeof(structled_gpio_priv),
.bind=led_gpio_bind,
.probe=led_gpio_probe,
.remove=led_gpio_remove,
}

從上述代碼片段可知，宏定義展開后本質(zhì)則是定義一個(gè)struct driver的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)變量，并初始化結(jié)構(gòu)變量中的元素。然后將其放到.u_boot_list_2_driver_2_led_gpio節(jié)段中。在u-boot源碼/drivers目錄下存在大量使用U_BOOT_DRIVER聲明的驅(qū)動(dòng)，這些驅(qū)動(dòng)會(huì)形成一張表（本質(zhì)為數(shù)組）。

至此，分析完U_BOOT_DRIVER這個(gè)宏定義，則有一個(gè)疑問產(chǎn)生了？u-boot是如何使用這張表的呢？

我們繼續(xù)查看/include/linker_lists.h文件，該文件中以宏定義的方式提供了訪問這張表的首元素和尾元素和數(shù)組總數(shù)的接口：

（1）指向連接器生成數(shù)組的第一個(gè)條目：

#definell_entry_start(_type,_list)
({
staticcharstart[0]__aligned(4)__attribute__((unused,
section(".u_boot_list_2_"#_list"_1")));
(_type*)&start;
})

（2）指向在連接器生成的數(shù)組的最后一個(gè)條目的后面：

#definell_entry_end(_type,_list)
({
staticcharend[0]__aligned(4)__attribute__((unused,
section(".u_boot_list_2_"#_list"_3")));
(_type*)&end;
})

（3）返回鏈接器生成數(shù)組中條目的數(shù)量：

#definell_entry_count(_type,_list)
({
_type*start=ll_entry_start(_type,_list);
_type*end=ll_entry_end(_type,_list);
unsignedint_ll_result=end-start;
_ll_result;
})

綜上，終于撥開迷霧，實(shí)則這張表開始的表項(xiàng)則是：u_boot_list_2_drivers_1，表尾項(xiàng)則是：u_boot_list_2_drivers_3，大量的驅(qū)動(dòng)則在這兩者之間。三者關(guān)系如下圖所示：

在u-boot源碼中，當(dāng)需要操作這張表的時(shí)候，則會(huì)使用到這三個(gè)宏定義來完成這張表的循環(huán)遍歷操作。

四、總結(jié)

本文描述了u-boot驅(qū)動(dòng)模型的大致組成，重點(diǎn)描述在驅(qū)動(dòng)程序中U_BOOT_DRIVER宏定義的使用以及背后的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。

下回會(huì)接著分析u-boot驅(qū)動(dòng)模型是如何起來的，如何“雄霸一方”。

審核編輯：湯梓紅