linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)統(tǒng)一模型詳解

1.設(shè)備樹概念

1.1.設(shè)備樹感性認(rèn)識(shí)

設(shè)備樹(Device Tree)，將這個(gè)詞分開就是“設(shè)備”和“樹”，描述設(shè)備樹的文件叫做DTS(Device Tree Source)，這個(gè)DTS 文件采用樹形結(jié)構(gòu)描述板級(jí)設(shè)備，比如CPU 數(shù)量、 內(nèi)存基地址、IIC 接口上接了哪些設(shè)備、SPI 接口上接了哪些設(shè)備等等。設(shè)備樹是樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有描述系統(tǒng)中設(shè)備的節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有描述所代表設(shè)備特征的鍵值對(duì)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)，而根節(jié)點(diǎn)則沒有父節(jié)點(diǎn)。

1.2.DTS、DTB、DTC

DTS：設(shè)備樹源碼文件；DTB：將DTS編譯后得到的二進(jìn)制文件；DTC：DTS的編譯工具，其源碼在內(nèi)核的scriptsdtc目錄下?；谕瑯?a target="_blank">arm架構(gòu)的CPU有很多，同一個(gè)CPU會(huì)制作很多配置不一的板子，如何正確的編譯所選的板子的DTS文件呢？在內(nèi)核的arch/arm/boot/dts/Makefile中：

?

dtb-$(CONFIG_ARCH_XXX)?+=?xxx.dtb
dtb-$(CONFIG_ARCH_XXX)?+=?xxx-sip.dtb
dtb-$(CONFIG_ARCH_XXX)?+=?xxx.dtb
dtb-$(CONFIG_ARCH_XXX)?+=?xxx.dtb

?

例如xxxx的開發(fā)板，只要設(shè)置CONFIG_ARCH_xxx=y,所有用到這顆SOC的DTS都會(huì)編譯成DTB。如果后續(xù)還用到了這顆SOC設(shè)計(jì)的開發(fā)板，只要新建一個(gè)DTS文件，并將對(duì)應(yīng)名稱的DTB文件名加到dtb-$(CONFIG_ARCH_xxx)中，在編譯設(shè)備樹時(shí)就會(huì)將DTS編譯為二進(jìn)制的DTB文件。

1.3.Device Tree語法

以下語法分析均以xxx.dts為例。

1.3.1.dtsi頭文件

設(shè)備樹的頭文件擴(kuò)展名為 .dtsi。以xxx.dts為例，其包含以下頭文件。

?

#include?"skeleton.dtsi"
#include?xxx.h"
#include?"xxx-clocks.dtsi"
#include?"xxx-pinctrl.dtsi"
#include?"xxx-camera.dtsi"

?

需要注意的是.dts文件不但可以引用.dtsi文件，還可以引用.h文件和其他的.dts文件。Q1:每一個(gè).dtsi和.dts都有自己的根節(jié)點(diǎn)，但是一個(gè)設(shè)備樹文件只允許有一個(gè)根節(jié)點(diǎn)，DTC如何處理？將根節(jié)點(diǎn)合并，保留最后一級(jí)的根節(jié)點(diǎn)。包含的頭文件內(nèi)容會(huì)被展開，展開的位置在/memory和/cpus之間。（存疑，只用xxx.dts編譯過）Q2:如果包含過程中有重復(fù)的compatible，DTC怎么處理？編譯時(shí)不會(huì)報(bào)錯(cuò)，會(huì)生成兩個(gè)compatible屬性一樣的節(jié)點(diǎn)。

1.3.2.設(shè)備節(jié)點(diǎn)

設(shè)備樹中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都按照以下格式命名：

?

node-name@unit-address

?

node-name表示節(jié)點(diǎn)名稱，它的長度范圍應(yīng)該是1~31個(gè)字符，可以由以下的字符組成：

字符	說明
0~9	數(shù)字
a-z	小寫字母
A-Z	大寫字母
,	逗號(hào)(英文)
.	句號(hào)（英文）
_	下劃線（英文）
+	加號(hào)
-	減號(hào)

表 2-1節(jié)點(diǎn)名稱的有效字符

節(jié)點(diǎn)名稱應(yīng)以較低或大寫字符開頭，并應(yīng)描述設(shè)備的一般類別。節(jié)點(diǎn)的單位地址特定于節(jié)點(diǎn)所在的總線類型。它由表2-1中字符集中的一個(gè)或多個(gè)ASCII字符組成。單位地址必須與節(jié)點(diǎn)的reg屬性中指定的第一個(gè)地址匹配。如果節(jié)點(diǎn)沒有reg屬性，則必須省略@unit-address，并且單獨(dú)使用節(jié)點(diǎn)名稱將節(jié)點(diǎn)與樹中相同級(jí)別的其他節(jié)點(diǎn)區(qū)分開來。對(duì)于reg格式和單位地址，特定總線的綁定可能會(huì)指定附加更具體的要求。根節(jié)點(diǎn)沒有節(jié)點(diǎn)名稱或單位地址。它由正斜杠(/)標(biāo)識(shí)。

圖 2-1節(jié)點(diǎn)名稱示例

在圖2-1中，節(jié)點(diǎn)名稱為cpu的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)通過uint-address 0和1區(qū)分；節(jié)點(diǎn)名稱為ethernet的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)通過uint-address fe002000和fe003000區(qū)分。在設(shè)備樹中經(jīng)常會(huì)看到以下設(shè)備名稱：

?

watchdog:?watchdog@04009800?

?

冒號(hào)前的是節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽（label）,冒號(hào)后是節(jié)點(diǎn)名稱。引入label的目的是方便訪問節(jié)點(diǎn)，可以直接通過&label來訪問這個(gè)節(jié)點(diǎn)。比如上述節(jié)點(diǎn)就可以使用&watchdog來訪問。

1.3.2.1.通用名稱建議

節(jié)點(diǎn)的名稱應(yīng)該有些通用，反映設(shè)備的功能，而不是其精確的編程模型。如適用，名稱應(yīng)為以下選擇之一：

?

??adc??????accelerometer
??atm??????audio-codec
??audio-controller???backlight:
??bluetooth?????bus
??cache-controller???camera
??can??????charger
??clock:?????clock-controller
??compact-flash????cpu
??cpus??????crypto
??disk??????display
??dma-controller???dsp
??eeprom?????efuse:
??mdio??????memory
??memory-controller???mmc
??mmc-slot?????mouse
??nand-controller???nvram
??oscillator????parallel
??pc-card?????pci
??pcie??????phy
??pinctrl?????pmic
??pmu??????port
??ports??????pwm

?

1.3.2.2.路徑名稱

通過指定從根節(jié)點(diǎn)到所需節(jié)點(diǎn)的完整路徑（通過所有子節(jié)點(diǎn)），可以唯一識(shí)別devicetree中的節(jié)點(diǎn)。指定設(shè)備路徑的約定是：

?

?/node-name-1/node-name-2/.../node-name-N

?

例如，在圖2-1中，到cpu#1的設(shè)備路徑為：

?

/cpus/cpu@1

?

/為根節(jié)點(diǎn)，在保證完整路徑明確的前提下，可以省略u(píng)int-address。

1.3.3.屬性

設(shè)備樹中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有描述節(jié)點(diǎn)特性的屬性。屬性由名稱和值組成。

1.3.3.1.屬性名稱

屬性名稱的長度范圍應(yīng)該是1~31個(gè)字符，可以由以下的字符組成：

字符	說明
0~9	數(shù)字
a-z	小寫字母
A-Z	大寫字母
,	逗號(hào)(英文)
.	句號(hào)（英文）
_	下劃線（英文）
+	加號(hào)
?	問號(hào)（英文）
#	#號(hào)(hash)

非標(biāo)準(zhǔn)屬性名稱應(yīng)指定唯一的字符串前綴，例如股票代號(hào)，用于標(biāo)識(shí)定義該屬性的公司或組織的名稱。示例：

?

xxx,pin-function?=?<6>;
fsl,channel-fifo-len
??linux,network-index
??ibm,ppc-interrupt-server#s

?

1.3.3.2.屬性值

屬性值是包含與屬性關(guān)聯(lián)的信息的零或多個(gè)字節(jié)的數(shù)組。

數(shù)值	描述
、	值為空，用于描述bool信息。個(gè)人理解類似于flag參數(shù)
、	32位整數(shù)，采用big-endian格式。示例：32位值0x11223344將在內(nèi)存中表示為：地址 ? ?11 ?地址 + 122 ?地址 + 233 ? 地址 + 344
、	表示采用big-endian格式的64位整數(shù)。包括兩個(gè)值，其中第一個(gè)值包含整數(shù)的最有效位，第二個(gè)值包含最小有效位。例如：64位值0x1122334455667788將表示為兩個(gè)單元格：<0x11223344 0x55667788>。
、	格式特定于屬性，參見屬性定義。
、	字符串可打印且以空值(?)結(jié)尾。
、	一個(gè)值。phandle值是引用設(shè)備樹中另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的方法?？杀灰玫娜魏喂?jié)點(diǎn)都用唯一的定義了phandle屬性數(shù)值。該數(shù)字用于帶有phandle值類型的屬性值。
、	串聯(lián)在一起的值列表。

big-endian和little-endian(大小端)：big-endian：是指低地址端存放高位字節(jié)；little-endian：是指低地址端存放低位字節(jié)；


?

1.3.3.3.標(biāo)準(zhǔn)屬性

Compatible(兼容)

屬性名稱	兼容值
值類型
描述	兼容屬性值由定義設(shè)備特定編程模型的一個(gè)或多個(gè)字符串組成?？蛻舳顺绦驊?yīng)使用此字符串列表選擇設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。該屬性值包含一個(gè)從最特定到最通用的null終止字符串的串聯(lián)列表。它們允許設(shè)備表達(dá)其與一系列類似設(shè)備的兼容性，可能允許單個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)器與幾個(gè)設(shè)備匹配。推薦的格式是“制造商，型號(hào)”，其中制造商是描述制造商名稱的字符串（如股票代號(hào)）。

示例：

compatible?=“fsl,mpc8641”,“ns16550”;

?

在此示例中，操作系統(tǒng)將首先嘗試查找支持fsl,mpc8641-uartmpc8641的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。如果找不到驅(qū)動(dòng)程序，然后，它將嘗試定位受支持的更通用的ns16550設(shè)備類型驅(qū)動(dòng)程序 。

一般驅(qū)動(dòng)程序文件都會(huì)有個(gè)OF匹配表，此匹配表保存著一些compatible值，如果設(shè)備節(jié)點(diǎn)的 compatible屬性值和OF匹配表中的任何一個(gè)值相等，那么就表示設(shè)備可以使用這驅(qū)動(dòng)。比如在文件drvier/misc/memctrl.c中：

?

static?struct?of_device_id_xxx_memctrl_of_match[]?=?{
?????{?.compatible?=?"xxxx,memctrl",?},
?????{},
};

?

對(duì)應(yīng)的，在arch/arm/boot/dts/xxx.dts中有：

?

memctrl:?memctrl?{
???compatible?=?"xxxx,memctrl";
???reg?=?<0x0121B000?0x1044>;
???clocks?=?<&sdram_bandw_clk>,?<&mem_axi_clk>;
???clock-names?=?"sdram_bandwidth_clk",?"mem_axi_clk";
???interrupts?=?;
???interrupt-controller;
???#interrupt-cells?=?<1>;
};

?

Model(型號(hào))

屬性名稱	模型值
值類型	?
描述	指定設(shè)備的制造商型號(hào)。推薦的格式為：“制造商，型號(hào)”，其中制造商是描述制造商名稱的字符串（如股票代號(hào)）。

示例：

?

model =“fsl,MPC8349EMITX”；

?

Phandle(pointer handle)

屬性名稱	pointer handle值
值類型	?
描述	phandle屬性指定設(shè)備樹中唯一節(jié)點(diǎn)的數(shù)字標(biāo)識(shí)符。phandle屬性值被需要引用與該屬性關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)的其他節(jié)點(diǎn)使用。

示例：

?

pic@10000000?{
phandle?=?<1>;
interrupt-controller;
};

?

定義了1的phandle值。另一個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)可以引用phandle值為1的pic節(jié)點(diǎn)：

?

another-device-node?{
interrupt-parent?=?<1>;
};

?

Status

屬性名稱	狀態(tài)值
值類型
描述	狀態(tài)屬性指示設(shè)備的操作狀態(tài)，其有效值如下："okay"：指示設(shè)備可運(yùn)行。"disabled"：表明設(shè)備目前尚未運(yùn)行，但未來可能會(huì)運(yùn)行（例如，未插入或關(guān)閉某物）。"fail"：表示設(shè)備無法運(yùn)行，在設(shè)備中檢測到嚴(yán)重錯(cuò)誤，如果不進(jìn)行維修就不太可能運(yùn)行"fail-sss"：表示設(shè)備無法運(yùn)行，在設(shè)備中檢測到嚴(yán)重錯(cuò)誤，如果不進(jìn)行維修就不太可能運(yùn)行，sss部分特定于設(shè)備，并指示檢測到的錯(cuò)誤情況。

#address-cells and #size-cells

屬性名稱	#address-cells,#size-cells
值類型
描述	#address-cells和#size-cells屬性可用于設(shè)備樹層次結(jié)構(gòu)中包含子節(jié)點(diǎn)并描述如何解決子設(shè)備節(jié)點(diǎn)的任何設(shè)備節(jié)點(diǎn)。#address-cells屬性定義用于編碼子節(jié)點(diǎn)的reg屬性中地址字段的個(gè)單元格的數(shù)量。#size-cells屬性定義用于編碼子節(jié)點(diǎn)的reg屬性中大小字段的個(gè)單元格的數(shù)量。

?

#address-cells?=?<1>;
??#size-cells?=?<0>;

?

表示reg屬性中有一個(gè)u32表示address，沒有表示reg大小的數(shù)據(jù)，所以：reg = <0x0>; 即reg的起始地址為0x0，不描述其大小

?

#address-cells?=?<1>;
???#size-cells?=?<1>;

?

表示reg屬性中有一個(gè)u32表示address，有一個(gè)u32表示size，所以：reg = <0x00000000 0x00040000>; 即reg的起始地址為0x00000000，大小是0x00040000

Reg

屬性名稱	reg
值類型	編碼為任意數(shù)量（地址、長度）對(duì)
描述	reg屬性描述設(shè)備資源在其父總線定義的地址空間內(nèi)的地址。這通常意味著內(nèi)存映射IO寄存器塊的偏移和長度，但在某些總線類型上可能有不同的含義。根節(jié)點(diǎn)定義的地址空間中的地址為cpu真實(shí)地址。該值是一個(gè)，由任意數(shù)量的地址和長度對(duì)組成，<地址長度>。指定地址和長度所需的單元格的數(shù)量是總線特定的，由設(shè)備節(jié)點(diǎn)父級(jí)中的#address-cells和#size-cells屬性指定。如果父節(jié)點(diǎn)為#size-cells單元格指定值0，則應(yīng)忽略reg值中的長度字段。

示例：假設(shè)系統(tǒng)芯片中的設(shè)備包含兩個(gè)寄存器塊，SOC中偏移0x3000的32字節(jié)塊和偏移0xFE00的256字節(jié)塊。reg屬性的編碼如下（假設(shè)#address-cells和#size-cells值為1）：

?

reg=<0x3000?0x20?0xFE00?0x100>；

?

virtual-reg

屬性名稱	virtual-reg
值類型
描述	virtual-reg屬性指定一個(gè)有效地址，該地址映射到設(shè)備節(jié)點(diǎn)的reg屬性中指定的第一個(gè)物理地址。此屬性使引導(dǎo)程序能夠?yàn)榭蛻舳顺绦蛱峁┮言O(shè)置的虛擬到物理映射。

Ranges

屬性名稱	range
值類型	或編碼為任意數(shù)量的（子總線地址、父總線地址、長度）三聯(lián)體
描述	range屬性提供了一種在總線地址空間（子地址空間）和總線節(jié)點(diǎn)父地址空間（父地址空間）之間定義映射或轉(zhuǎn)換的方法。range屬性值的格式是任意數(shù)量的三聯(lián)體（子總線地址、父總線地址、長度）：1.子總線地址是子總線地址空間內(nèi)的物理地址。表示地址的單元格數(shù)取決于總線，可以通過此節(jié)點(diǎn)（出現(xiàn)range屬性的節(jié)點(diǎn)）的#address-cells確定。2. 父總線地址是父總線地址空間中的物理地址。表示父地址的單元格數(shù)取決于總線，可以通過定義父地址空間的節(jié)點(diǎn)的#address-cells屬性確定。3. 長度指定子地址空間中范圍的大小。表示大小的單元格數(shù)可以根據(jù)該節(jié)點(diǎn)（出現(xiàn)range屬性的節(jié)點(diǎn)）的#size-cells確定。如果屬性用值定義，則它指定父地址和子地址空間相同，并且不需要地址轉(zhuǎn)換。如果總線節(jié)點(diǎn)中不存在該屬性，則假設(shè)節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)和父地址空間之間不存在映射。

示例：

?

soc?{
?compatible?=?"simple-bus";
?#address-cells?=?<1>;
?#size-cells?=?<1>;
?ranges?=?<0x0?0xe0000000?0x00100000>;
?serial?{
??device_type?=?"serial";
??compatible?=?"ns16550";
??reg?=?<0x4600?0x100>;
??clock-frequency?=?<0>;
??interrupts?=?<0xA?0x8>;
??interrupt-parent?=?<&ipic>;
?};
};

?

soc節(jié)點(diǎn)指定了<0x0 0xe0000000 0x00100000>；此屬性值指定對(duì)于1024KB范圍的地址空間，在物理0x0處尋址的子節(jié)點(diǎn)映射到物理0xe0000000的父地址。通過這種映射，串行設(shè)備節(jié)點(diǎn)可以通過0xe0004600地址的加載或存儲(chǔ)、0x4600（在注冊表中指定）的偏移量以及范圍中指定的0xe0000000映射尋址。

dma-ranges

屬性名稱	dma-ranges
值類型	或編碼為任意數(shù)量的（子總線地址、父總線地址、長度）三聯(lián)體
描述	dma-range屬性用于描述存儲(chǔ)器映射總線的直接存儲(chǔ)器訪問(dma)結(jié)構(gòu)，其設(shè)備樹父級(jí)可以從總線的dma操作訪問。它提供了一種定義總線物理地址空間與總線父級(jí)物理地址空間之間映射或轉(zhuǎn)換的方法。dma-range屬性的值的格式是任意數(shù)量的（子總線地址、母線地址、長度）。指定的每個(gè)三聯(lián)體描述連續(xù)DMA地址范圍。1. 子總線地址是子總線地址空間內(nèi)的物理地址。表示地址的單元格數(shù)取決于總線，可以通過該節(jié)點(diǎn)（dma-range屬性出現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)）的#address-cells地址單元格確定。2. 父總線地址是父總線地址空間中的物理地址。表示父地址的單元格數(shù)取決于總線，可以通過定義父地址空間的節(jié)點(diǎn)的#address-cells屬性確定。3. 長度指定子地址空間中范圍的大小。表示大小的單元格數(shù)量可以根據(jù)該節(jié)點(diǎn)（dma-range屬性出現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)）的#size-cells確定。

Name(已棄用)

屬性名稱	name
值類型
描述	name屬性用于記錄節(jié)點(diǎn)名字，name屬性已經(jīng)被棄用 ，不推薦使用 name屬性，一些老的設(shè)備樹文件可能會(huì)使用此屬性。

device_type

屬性名稱	device_type
值類型
描述	由于DTS沒有FCode，因此不建議使用該屬性。只能用于在cpu節(jié)點(diǎn)和memory節(jié)點(diǎn)中，以便與IEEE 1275衍生設(shè)備兼容。

1.3.4.基本設(shè)備節(jié)點(diǎn)類型

所有設(shè)備樹文件均要包含一個(gè)根文件，并且所有設(shè)備樹文件均應(yīng)在根節(jié)點(diǎn)下存在以下節(jié)點(diǎn)：

1個(gè)/cpus節(jié)點(diǎn)

至少一個(gè)/memory節(jié)點(diǎn)

使用說明：R = 必需，O = 可選，OR = 可選但推薦，SD = 參見定義，所有其他的標(biāo)準(zhǔn)屬性均可接受，但可選

1.3.4.1.Root node

devicetree有一個(gè)單獨(dú)的根節(jié)點(diǎn)，所有其他設(shè)備節(jié)點(diǎn)都是它的后代。根節(jié)點(diǎn)的完整路徑為/。

屬性名稱	使用說明	類型	定義
#address-cells	R		root子節(jié)點(diǎn)的reg property地址格式。
#size-cells	R		root子節(jié)點(diǎn)的reg property大小格式。
model	R		指定唯一標(biāo)識(shí)。系統(tǒng)板型號(hào)。推薦格式為“制造商，型號(hào)”
compatible	R		指定平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)列表。該平臺(tái)兼容。這一建議可供操作系統(tǒng)在選擇平臺(tái)特定代碼時(shí)使用。

1.3.4.2./aliases節(jié)點(diǎn)

設(shè)備樹文件可能具有一個(gè)別名節(jié)點(diǎn)（/aliases），該節(jié)點(diǎn)定義一個(gè)或多個(gè)別名屬性。別名節(jié)點(diǎn)應(yīng)位于設(shè)備樹的根節(jié)點(diǎn)，并且具有節(jié)點(diǎn)名稱/別名。/aliases節(jié)點(diǎn)的每個(gè)屬性都定義了一個(gè)別名。屬性名稱指定別名。屬性值指定設(shè)備樹中節(jié)點(diǎn)的完整路徑。例如，屬性serial0 = "/simple-bus@fe000000/serial@llc500"定義了別名serial0。別名的命名規(guī)則如下：

字符	描述
0-9	數(shù)字
a-z	小寫字母
-	破折號(hào)

1.3.4.3./memory節(jié)點(diǎn)

所有設(shè)備樹都需要內(nèi)存設(shè)備節(jié)點(diǎn)，并描述系統(tǒng)的物理內(nèi)存布局。如果系統(tǒng)具有多個(gè)范圍的內(nèi)存，則可以創(chuàng)建多個(gè)內(nèi)存節(jié)點(diǎn)，或者可以在單個(gè)內(nèi)存節(jié)點(diǎn)的reg屬性中指定范圍。

/memory節(jié)點(diǎn)的屬性要求如下：

屬性名稱	使用說明	類型	定義
device_type	R	O
reg	R		由任意數(shù)量的地址和大小對(duì)組成，它們指定內(nèi)存范圍的物理地址和大小
initial-mapped-area	O		指定”初始映射區(qū)域”的地址和大小，是一個(gè)由三元組組成的屬性編碼數(shù)組（有效地址、物理地址、大小）。有效和物理地址均應(yīng)為64位（值），大小應(yīng)為32位（值）

在xxx.dts中

?

memory?{
???????reg?=??<0x40000000?0x10000000>;???起始地址0x40000000?長度0x10000000（32MB）
?};

?

1.3.4.4./chosen 節(jié)點(diǎn)

/chosen 節(jié)點(diǎn)不代表系統(tǒng)中的實(shí)際設(shè)備，而是描述了在運(yùn)行時(shí)由系統(tǒng)固件選擇或指定的參數(shù)。它應(yīng)該是根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)。

屬性名稱	使用說明	類型	定義
bootargs	O		指定程序的啟動(dòng)參數(shù)。如果不需要引導(dǎo)參數(shù)，則該值可能為空字符串
stdout-path	O		指定到表示用于引導(dǎo)控制臺(tái)輸出的設(shè)備的節(jié)點(diǎn)的完整路徑。如果包含’:’，則它將終止路徑。該值可以是別名。
stdin-path	O		指定到表示用于引導(dǎo)控制臺(tái)輸入的設(shè)備的節(jié)點(diǎn)的完整路徑。如果包含’:’，則它將終止路徑。該值可以是別名。

示例：

?

chosen?{
bootargs?=?"root=/dev/nfs?rw?nfsroot=192.168.1.1?console=ttyS0,115200";
};

?

1.3.4.5./cpus節(jié)點(diǎn)屬性

所有設(shè)備樹均需要/cpus/cpu節(jié)點(diǎn)。它并不代表系統(tǒng)中的真實(shí)設(shè)備，而是作為代表系統(tǒng)cpu的子cpu節(jié)點(diǎn)的容器。

屬性名稱	使用說明	類型	定義
device_type	R		值應(yīng)為“cpu”
reg	R		它為CPU節(jié)點(diǎn)表示的CPU/線程定義了唯一的CPU/線程ID。如果CPU支持多線程，則reg是一個(gè)數(shù)組，每個(gè)線程具有一個(gè)元素。
clock-frequency	R		以Hz為單位指定CPU的當(dāng)前時(shí)鐘速度，格式可以是,或
timebase-frequency	R		指定更新時(shí)基的當(dāng)前頻率
status	SD		此屬性應(yīng)存在于對(duì)稱多進(jìn)程（SMP）CPU的節(jié)點(diǎn)中 配置?！眔kay”:CPU正在運(yùn)行；”disable”:CPU處于靜止?fàn)顟B(tài)。

1.3.5.中斷映射

在設(shè)備樹中，存在邏輯中斷樹，該邏輯中斷樹表示平臺(tái)硬件中斷的層次結(jié)構(gòu)和路由。在設(shè)備樹中，使用interrupt-parent屬性表示中斷源與中斷控制器的物理連線。代表產(chǎn)生中斷的設(shè)備節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)中斷父屬性，該屬性具有一個(gè)虛擬值，指向給設(shè)備的中斷所路由到的設(shè)備（通常是中斷控制器）。

如果產(chǎn)生中斷的設(shè)備不具有中斷父屬性，則假定其中斷父節(jié)點(diǎn)為其設(shè)備父節(jié)點(diǎn)。每個(gè)中斷產(chǎn)生設(shè)備都包含一個(gè)中斷屬性，該屬性的值描述該設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)中斷源。每個(gè)源都用稱為中斷描述符表示。中斷描述符的格式和含義是特定于中斷域的，即，取決于中斷域根節(jié)點(diǎn)上節(jié)點(diǎn)的屬性。中斷域的根使用#interrupt-cells屬性定義對(duì)中斷描述符進(jìn)行編碼所需的值數(shù)量。

中斷域是解釋中斷描述符的上下文。中斷域的根可以是中斷控制器（interrupt controller）或中斷連接器（interrupt nexus）：

中斷控制器是物理設(shè)備，需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序來處理通過它路由的中斷。它還可能級(jí)聯(lián)到另一個(gè)中斷域。中斷控制器由設(shè)備樹中該節(jié)點(diǎn)上的interrupt-controller指定。

中斷連接器定義了一個(gè)中斷域和另一個(gè)中斷域之間的轉(zhuǎn)換。翻譯基于特定領(lǐng)域和總線的信息。使用interrupt-map屬性在域之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。例如，PCI控制器設(shè)備節(jié)點(diǎn)可以是一個(gè)中斷連接器，定義從PCI中斷命名空間（INTA、INTB等）到具有中斷請求(IRQ)編號(hào)的中斷控制器的轉(zhuǎn)換。


?

1.3.5.1.Interrupts

屬性名稱	interrupts
值類型	編碼為任意數(shù)量的中斷描述符
描述	設(shè)備節(jié)點(diǎn)的中斷屬性定義設(shè)備生成的中斷。interrupts屬性的值由任意數(shù)量的中斷描述符組成。中斷描述符的格式由中斷域根定義。

示例：

?

interrupts?=?;

?

1.3.5.2.interrupt-parent

屬性名稱	interrupt-parent
值類型
描述	由于中斷樹中節(jié)點(diǎn)的層次結(jié)構(gòu)可能與device tree不匹配，因此interrupt-parent屬性可用于明確中斷父級(jí)的定義。該值是中斷父級(jí)的phandle。如果設(shè)備缺少此屬性，則假定其中斷父級(jí)為其設(shè)備樹父級(jí)。

示例：

?

interrupt-parent?=?<&gpe>;

?

1.3.5.3.interrupts-extended

屬性名稱	interrupts-extended
值類型
描述	擴(kuò)展的中斷屬性列出了設(shè)備產(chǎn)生的中斷。當(dāng)設(shè)備連接到多個(gè)中斷控制器時(shí)，應(yīng)該使用interrupts-extended代替interrupts，因?yàn)樗鼤?huì)在每一個(gè)中斷描述符編碼一個(gè)父代phandle

示例：

?

interrupts-extended?=?<&pic?0xA?8>,?<&gic?0xda>;

?

1.3.5.4.#interrupt-cells

屬性名稱	#interrupt-cells
值類型
描述	#interrupt-cells屬性定義對(duì)中斷域的中斷描述符進(jìn)行編碼所需的單元數(shù)量

1.3.5.5.interrupt-controller

屬性名稱	interrupt-controller
值類型
描述	中斷控制器屬性的存在將節(jié)點(diǎn)定義為中斷控制器節(jié)點(diǎn)。

1.4.Device Tree binary格式

Devicetree Blob (DTB)格式是Devicetree數(shù)據(jù)的平面二進(jìn)制編碼。它用來在軟件程序之間交換設(shè)備數(shù)據(jù)。例如，在引導(dǎo)操作系統(tǒng)時(shí)，固件將向操作系統(tǒng)內(nèi)核傳遞一個(gè)DTB。

DTB格式將devicetree數(shù)據(jù)編碼為一個(gè)單一的、線性的、無指針的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它由一個(gè)小標(biāo)題組成，接下來是三個(gè)大小可變的部分:內(nèi)存保留塊、結(jié)構(gòu)塊和字符串塊這些應(yīng)該按照這個(gè)順序出現(xiàn)在扁平的devicetree中。

因此。當(dāng)按地址加載到內(nèi)存中時(shí)，設(shè)備樹結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體。將類似于圖中的圖表。

1.4.1.dt_header

設(shè)備樹的頭部是由以下C結(jié)構(gòu)體定義的。所有字段都是32位整數(shù)，以big-endian格式存儲(chǔ)。

?

struct?fdt_header?{
此字段應(yīng)包含值0xd00dfeed(big-endian)
?uint32_t?magic;????/*?magic?word?FDT_MAGIC?*/
此字段應(yīng)包含設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的總大小（字節(jié)）。該大小應(yīng)包含結(jié)構(gòu)的所有部分：報(bào)頭、內(nèi)存預(yù)留塊、結(jié)構(gòu)塊和字符串塊，以及塊之間或最終塊之后的自由空間間隙。
?uint32_t?totalsize;???/*?total?size?of?DT?block?*/
此字段應(yīng)包含結(jié)構(gòu)塊從標(biāo)題開始的字節(jié)偏移
?uint32_t?off_dt_struct;???/*?offset?to?structure?*/
此字段應(yīng)包含從標(biāo)題開始的字符串塊的字節(jié)偏移量
?uint32_t?off_dt_strings;??/*?offset?to?strings?*/
此字段應(yīng)包含從標(biāo)題開始的內(nèi)存保留塊的字節(jié)偏移量
?uint32_t?off_mem_rsvmap;??/*?offset?to?memory?reserve?map?*/
此字段應(yīng)包含設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的版本
?uint32_t?version;???/*?format?version?*/
此字段應(yīng)包含設(shè)備所用版本向后兼容的最低版本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
?uint32_t?last_comp_version;??/*?last?compatible?version?*/

?/*?version?2?fields?below?*/
此字段應(yīng)包含系統(tǒng)引導(dǎo)CPU的物理ID。它應(yīng)與設(shè)備樹中CPU節(jié)點(diǎn)的reg屬性中給定的物理ID相同
?uint32_t?boot_cpuid_phys;??/*?Which?physical?CPU?id?we're?booting?on?*/
?/*?version?3?fields?below?*/
此字段應(yīng)包含字符串塊部分的字節(jié)長度
?uint32_t?size_dt_strings;??/*?size?of?the?strings?block?*/

?/*?version?17?fields?below?*/
此字段應(yīng)包含結(jié)構(gòu)塊部分的字節(jié)長度
?uint32_t?size_dt_struct;??/*?size?of?the?structure?block?*/
};

?

1.4.2.memory reservation block

內(nèi)存保留塊向客戶端程序提供物理內(nèi)存中被保留的區(qū)域的列表，這些內(nèi)存不用于一般的內(nèi)存分配，目的是保護(hù)重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不被客戶端程序覆蓋。這個(gè)區(qū)域包括了若干的reserve memory描述符。每個(gè)reserve memory描述符是由address和size組成。其中address和size都是用U64來描述：

?

struct?fdt_reserve_entry?{
uint64_t?address;
uint64_t?size;
};

?

1.4.3.Structure block

結(jié)構(gòu)塊描述了設(shè)備樹本身的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。它由若干的分片組成，每個(gè)分片開始位置都是保存了令牌(token)，以此來描述該分片的屬性和內(nèi)容。

FDT_BEGIN_NODE (0x00000001):該token描述了一個(gè)node的開始位置，緊挨著該token的就是node name（包括unit address）

FDT_END_NODE (0x00000002):該token描述了一個(gè)node的結(jié)束位置

FDT_PROP (0x00000003):該token描述了一個(gè)property的開始位置，該token之后是兩個(gè)u32的數(shù)據(jù)。它們之后就是長度為len的具體的屬性值數(shù)據(jù)。

?

struct?{
uint32_t?len;?表示該property value data的size。
uint32_t?nameoff;?表示該屬性字符串在device?tree?strings?block的偏移值
}

?

FDT_NOP (0x00000004)：被解析設(shè)備樹的程序忽略，可用于覆蓋其他屬性，以刪除它

FDT_END (0x00000009)：標(biāo)記結(jié)構(gòu)塊的結(jié)束所以，一個(gè)DTB的結(jié)構(gòu)塊可能如下：

?

(optionally)?any?number?of?FDT_NOP?tokens
FDT_BEGIN_NODE?token:
--node’s?name
--paddings
For?each?property?of?the?node:
???????????????--FDT_NOP(optionally)
???????????????--FDT_PROP?token?
???????????????????--property????
all?child?nodes?in?this?format
(optionally)?any?number?of?FDT_NOP?tokens
FDT_END_NODE?token

?

1.4.4.Strings Block

定義了各個(gè)node中使用的屬性的字符串表。由于很多屬性會(huì)出現(xiàn)在多個(gè)node中，因此，所有的屬性字符串組成了一個(gè)string block。這樣可以壓縮DTB的size。

1.5.Linux解析設(shè)備樹

設(shè)備樹描述了設(shè)備的詳細(xì)信息，這些信息包括數(shù)字類型的、字符串類型的、數(shù)組類型的，我們在編寫驅(qū)動(dòng)時(shí)需要去獲取這些信息。Linux內(nèi)核提供一系列以of_開頭的函數(shù)來獲取設(shè)備樹信息，這些函數(shù)的原型都定義在include/linux/of.h中。設(shè)備以節(jié)點(diǎn)的形式掛在設(shè)備樹上，Linux內(nèi)核使用device_node結(jié)構(gòu)體來描述一個(gè)節(jié)點(diǎn)，其定義在include/linux/of.h中：

?

struct?device_node?{
?const?char?*name;?????device?node?name
?const?char?*type;?????對(duì)應(yīng)device_type的屬性
?phandle?phandle;??????對(duì)應(yīng)該節(jié)點(diǎn)的phandle屬性
?const?char?*full_name;??從“/”開始的，表示該node的full?path

?Struct??property?*properties;??????該節(jié)點(diǎn)的屬性列表
如果需要?jiǎng)h除某些屬性，kernel并非真的刪除，而是掛入到deadprops的列表
?struct??property?*deadprops;?/*?removed?properties?*/
parent、child以及sibling將所有的device?node連接起來
?Struct??device_node?*parent;??
?Struct??device_node?*child;
?Struct??device_node?*sibling;
通過該指針可以獲取相同類型的下一個(gè)node
?Struct??device_node?*next;?/*?next?device?of?same?type?*/
通過該指針可以獲取node?global?list下一個(gè)node
?struct??device_node?*allnext;?/*?next?in?list?of?all?nodes?*/
?struct??kobject?kobj;
?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
};

?

1.5.1.查找節(jié)點(diǎn)的 OF函數(shù)

1.5.1.1.of_find_node_by_name

功能:Find a node by its "name" property函數(shù)

?

struct?device_node?*of_find_node_by_name(struct?device_node?*from,
?const?char?*name)

?

參數(shù):

?

@from：開始查找的節(jié)點(diǎn)，如果為NULL表示從根節(jié)點(diǎn)開始查找整個(gè)設(shè)備樹。
@name:：要查找的節(jié)點(diǎn)名字。

?

返回值:找到的節(jié)點(diǎn)，如果為NULL表示查找失敗。

1.5.1.2.of_find_node_by_path

功能:Find a node matching a full OF path函數(shù):

?

struct?device_node?*of_find_node_by_path(const?char?*path)

?

參數(shù):@path:完整的匹配路徑返回值:找到的節(jié)點(diǎn)，如果為NULL表示查找失敗。

1.5.1.3.of_find_node_by_type

功能Find a node by its "device_type" property函數(shù)

?

struct?device_node?*of_find_node_by_type(struct?device_node?*from,
?const?char?*type)

?

參數(shù)

?

@from：開始查找的節(jié)點(diǎn)，如果為NULL表示從根節(jié)點(diǎn)開始查找整個(gè)設(shè)備樹
@type:?要查找的節(jié)點(diǎn)類型

?

返回值找到的節(jié)點(diǎn)，如果為NULL表示查找失敗。

1.5.1.4.of_find_compatible_node

功能通過device_type和compatible查找指定節(jié)點(diǎn)函數(shù)

?

struct?device_node?*of_find_compatible_node(struct?device_node?*from,const?char?*type,?const?char?*compatible)

?

參數(shù)

?

@from：開始查找的節(jié)點(diǎn)，如果為NULL表示從根節(jié)點(diǎn)開始查找整個(gè)設(shè)備樹
@type:?要查找的節(jié)點(diǎn)device_type屬性
@compatible：節(jié)點(diǎn)的compatible屬性列表

?

返回值找到的節(jié)點(diǎn)，如果為NULL表示查找失敗。

1.5.1.5.of_find_node_with_property

功能通過屬性名查找指定節(jié)點(diǎn)函數(shù)

?

struct?device_node?*of_find_node_with_property(struct?device_node?*from,const?char?*prop_name)

?

參數(shù)

?

@from：開始查找的節(jié)點(diǎn)，如果為NULL表示從根節(jié)點(diǎn)開始查找整個(gè)設(shè)備樹
@type:?要查找的節(jié)點(diǎn)屬性名稱

?

返回值找到的節(jié)點(diǎn)，如果為NULL表示查找失敗。

1.5.2.查找父 /子節(jié)點(diǎn)的 OF函數(shù)

1.5.2.1.of_get_parent

功能函數(shù)用于獲取指定節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)(如果有父節(jié)點(diǎn)的話 )函數(shù)

?

struct?device_node?*of_get_parent(const?struct?device_node?*node)

?

參數(shù)

?

@node:要查找父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)

?

返回值找到的父節(jié)點(diǎn)

1.5.2.2.of_get_next_available_child

功能獲取子節(jié)點(diǎn)，并跳過status = "disabled"的節(jié)點(diǎn)函數(shù)

?

struct?device_node?*of_get_next_available_child(const?struct?device_node?*node,struct?device_node?*prev)

?

參數(shù)

?

@node:?父節(jié)點(diǎn)
@prev:當(dāng)前父節(jié)點(diǎn)的上一個(gè)子節(jié)點(diǎn),?如果為空，則獲取第一個(gè)子節(jié)點(diǎn)

?

返回值找到的子節(jié)點(diǎn)

1.5.3.提取屬性值的 OF函數(shù)

Linux內(nèi)核使用struct property來保存節(jié)點(diǎn)的屬性，其定義在/include/linux/of.h中：

?

struct?property?{
?char??*name;??????屬性的名稱
?int??length;??????屬性的長度
?void??*value;?????屬性的值
?struct?property?*next;???下一個(gè)屬性
?unsigned?long?_flags;?????
?unsigned?int?unique_id;
?struct?bin_attribute?attr;
};

?

1.5.3.1.of_find_property

功能尋找指定的屬性函數(shù)

?

struct?property?*of_find_property(const?struct?device_node?*np,
??????const?char?*name,
??????int?*lenp)

?

參數(shù)

?

@np:?設(shè)備節(jié)點(diǎn)
@name:屬性名稱
@lenp:屬性的字節(jié)數(shù)

?

返回值找到的屬性

1.5.3.2.讀取屬性中u8、u16、u32和u64類型的數(shù)組數(shù)據(jù)

當(dāng)設(shè)置sz為1時(shí)，就是讀取一個(gè)數(shù)據(jù)，Linux內(nèi)核也是這么封裝的。

?

int?of_property_read_u8_array(const?struct?device_node?*np,
????????const?char?*propname,?u8?*out_values,?size_t?sz)
int?of_property_read_u16_array(const?struct?device_node?*np,
????????const?char?*propname,?u16?*out_values,?size_t?sz)
int?of_property_read_u32_array(const?struct?device_node?*np,
????????const?char?*propname,?u32?*out_values,size_t?sz)
int?of_property_read_u64(const?struct?device_node?*np,?const?char?*propname,
????????u64?*out_value)

?

1.5.3.3.of_property_read_string

功能找到并讀取屬性字符串函數(shù)

?

int?of_property_read_string(struct?device_node?*np,?const?char?*propname,const?char?**out_string)

?

參數(shù)

?

@np:?設(shè)備節(jié)點(diǎn)
@propname:屬性名稱
@out_string:讀取的字符串

?

返回值

?

0：讀取成功
-EINVAL：屬性不存在
-ENODATA：屬性沒有這個(gè)值
-EILSEQ：字符串不是以空字符’0’結(jié)尾

?

2.設(shè)備樹解析流程

2.1.內(nèi)核啟動(dòng)并獲取設(shè)備樹

在uboot引導(dǎo)內(nèi)核的時(shí)候，會(huì)將設(shè)備樹在物理內(nèi)存中的物理起始內(nèi)存地址傳遞給Linux內(nèi)核，然后Linux內(nèi)核在unflattern_device_tree中解析設(shè)備鏡像，并利用掃描到的信息創(chuàng)建由device node構(gòu)成的鏈表，全局變量of_allnodes指向鏈表的根節(jié)點(diǎn)，設(shè)備樹的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都由一個(gè)struct device_node與之對(duì)應(yīng)。unflatten_device_tree的意思是解開設(shè)備樹，在這個(gè)函數(shù)里調(diào)用了__unflatten_device_tree這一函數(shù)：

?

/**
?*?__unflatten_device_tree?-?create?tree?of?device_nodes?from?flat?blob
?*
?*?unflattens?a?device-tree,?creating?the
?*?tree?of?struct?device_node.?It?also?fills?the?"name"?and?"type"
?*?pointers?of?the?nodes?so?the?normal?device-tree?walking?functions
?*?can?be?used.
?*?@blob:?The?blob?to?expand
?*?@mynodes:?The?device_node?tree?created?by?the?call
?*?@dt_alloc:?An?allocator?that?provides?a?virtual?address?to?memory
?*?for?the?resulting?tree
?*/
static?void?__unflatten_device_tree(struct?boot_param_header?*blob,
????????struct?device_node?**mynodes,
????????void?*?(*dt_alloc)(u64?size,?u64?align))

?

所以，現(xiàn)在為止，我們得到了一個(gè)名為of_allnodes的struct *device_node，它指向了設(shè)備樹展開后的device_node樹，后續(xù)的操作都是基于device_node樹。

2.2.創(chuàng)建platform_device

內(nèi)核從啟動(dòng)到創(chuàng)建設(shè)備的過程大致如下：在do_initcalls中會(huì)傳遞level給do_initcall_level來調(diào)用不同層次的初始化函數(shù)，level的對(duì)應(yīng)關(guān)系見linux-3.10/include/linux/init.h 第196行。在這個(gè)初始化過程中，會(huì)調(diào)用一個(gè)customize_machine的函數(shù)。

2.3.Platform driver注冊流程

此節(jié)分析Platform driver的注冊流程，以memctrl驅(qū)動(dòng)的注冊為例分析。關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用驅(qū)動(dòng)初始化函數(shù)的流程分析，參考自動(dòng)初始化機(jī)制章節(jié)。本章節(jié)分析從設(shè)備驅(qū)動(dòng)文件的xxx_init函數(shù)開始分析。

2.3.1.struct platform_driver

platform_driver是在device_driver之上的一層封裝，其結(jié)構(gòu)如下：

?

struct?platform_driver?{
?int?(*probe)(struct?platform_device?*);???探測函數(shù)
?int?(*remove)(struct?platform_device?*);??驅(qū)動(dòng)卸載時(shí)執(zhí)行
?void?(*shutdown)(struct?platform_device?*);??關(guān)機(jī)時(shí)執(zhí)行函數(shù)
?int?(*suspend)(struct?platform_device?*,?pm_message_t?state);??掛起函數(shù)
?int?(*resume)(struct?platform_device?*);?????恢復(fù)函數(shù)
?struct?device_driver?driver;???????????管理的driver對(duì)象
?const?struct?platform_device_id?*id_table;???匹配時(shí)使用
};

?

2.3.2.struct device_driver

struct device_driver是系統(tǒng)提供的基本驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)：

?

struct?device_driver?{
?const?char???*name;??驅(qū)動(dòng)名稱
?struct?bus_type???*bus;?所屬總線
?struct?module???*owner;?模塊擁有者
?const?char???*mod_name;?內(nèi)建的模塊使用
?bool?suppress_bind_attrs;??是否綁定到sysfs
?const?struct?of_device_id??*of_match_table;?設(shè)備樹匹配表
?const?struct?acpi_device_id??*acpi_match_table;?ACPI匹配表
?int?(*probe)?(struct?device?*dev);??探測設(shè)備
?int?(*remove)?(struct?device?*dev);?與設(shè)備脫離時(shí)調(diào)用
?void?(*shutdown)?(struct?device?*dev);?在關(guān)機(jī)時(shí)關(guān)閉設(shè)備
?int?(*suspend)?(struct?device?*dev,?pm_message_t?state);?使設(shè)備進(jìn)入睡眠模式調(diào)用
?int?(*resume)?(struct?device?*dev);??喚醒設(shè)備時(shí)調(diào)用
?const?struct?attribute_group?**groups;?自動(dòng)創(chuàng)建的默認(rèn)屬性組
?const?struct?dev_pm_ops?*pm;??設(shè)備的功耗管理
?struct?driver_private?*p;?驅(qū)動(dòng)的私有數(shù)據(jù)
};

?

2.3.3.platform_driver_register

Platform_driver的注冊接口是platform_driver_register，其定義如下：

?

int?platform_driver_register(struct?platform_driver?*drv)
{
?drv->driver.bus?=?&platform_bus_type;??設(shè)置總線類型
?if?(drv->probe)????確認(rèn)定義了probe函數(shù)?????
??drv->driver.probe?=?platform_drv_probe;??里面實(shí)際調(diào)用的是drv的probe函數(shù)
?if?(drv->remove)
??drv->driver.remove?=?platform_drv_remove;
?if?(drv->shutdown)
??drv->driver.shutdown?=?platform_drv_shutdown;
?return?driver_register(&drv->driver);
}

?

platform_driver_register接口是為注冊總線驅(qū)動(dòng)做一些準(zhǔn)備工作，定義了總線類型，設(shè)置了driver的部分接口，最后driver_register會(huì)向總線注冊驅(qū)動(dòng)

2.3.4.driver_register

?

int?driver_register(struct?device_driver?*drv)
{
?int?ret;
?struct?device_driver?*other;
?BUG_ON(!drv->bus->p);
?if?((drv->bus->probe?&&?drv->probe)?||
?????(drv->bus->remove?&&?drv->remove)?||
?????(drv->bus->shutdown?&&?drv->shutdown))
??printk(KERN_WARNING?"Driver?'%s'?needs?updating?-?please?use?"
???"bus_type?methods
",?drv->name);
?other?=?driver_find(drv->name,?drv->bus);?檢查驅(qū)動(dòng)是否已經(jīng)注冊
?if?(other)?{
??printk(KERN_ERR?"Error:?Driver?'%s'?is?already?registered,?"
???"aborting...
",?drv->name);
??return?-EBUSY;
?}
?ret?=?bus_add_driver(drv);???driver_register的主要工作放在了這里
?if?(ret)
??return?ret;
?ret?=?driver_add_groups(drv,?drv->groups);?主要是在sysfs添加驅(qū)動(dòng)屬性
?if?(ret)?{
??bus_remove_driver(drv);
??return?ret;
?}
?kobject_uevent(&drv->p->kobj,?KOBJ_ADD);???涉及到uevent，暫時(shí)不分析
?return?ret;
}

?

2.3.5.bus_add_driver

由以上分析可知，驅(qū)動(dòng)的注冊，重點(diǎn)在bus_add_driver（）函數(shù)，它會(huì)向總線添加驅(qū)動(dòng)：

?

Drivers/base/bus.c
int?bus_add_driver(struct?device_driver?*drv)
{
?struct?bus_type?*bus;
?struct?driver_private?*priv;??包含與驅(qū)動(dòng)相關(guān)的kobject和klist結(jié)構(gòu)
?int?error?=?0;

?bus?=?bus_get(drv->bus);??獲取設(shè)備所屬的總線類型
?if?(!bus)
??return?-EINVAL;

?pr_debug("bus:?'%s':?add?driver?%s
",?bus->name,?drv->name);

?priv?=?kzalloc(sizeof(*priv),?GFP_KERNEL);
?if?(!priv)?{
??error?=?-ENOMEM;
??goto?out_put_bus;
?}
?klist_init(&priv->klist_devices,?NULL,?NULL);
?priv->driver?=?drv;
?drv->p?=?priv;
?priv->kobj.kset?=?bus->p->drivers_kset;
?error?=?kobject_init_and_add(&priv->kobj,?&driver_ktype,?NULL,
?????????"%s",?drv->name);
?if?(error)
??goto?out_unregister;

?klist_add_tail(&priv->knode_bus,?&bus->p->klist_drivers);
?if?(drv->bus->p->drivers_autoprobe)?{?如果設(shè)置了自動(dòng)探測
??error?=?driver_attach(drv);
??if?(error)
???goto?out_unregister;
?}
?module_add_driver(drv->owner,?drv);

?error?=?driver_create_file(drv,?&driver_attr_uevent);
?if?(error)?{
??printk(KERN_ERR?"%s:?uevent?attr?(%s)?failed
",
???__func__,?drv->name);
?}
?error?=?driver_add_attrs(bus,?drv);
?if?(error)?{
??/*?How?the?hell?do?we?get?out?of?this?pickle??Give?up?*/
??printk(KERN_ERR?"%s:?driver_add_attrs(%s)?failed
",
???__func__,?drv->name);
?}

?if?(!drv->suppress_bind_attrs)?{
??error?=?add_bind_files(drv);
??if?(error)?{
???/*?Ditto?*/
???printk(KERN_ERR?"%s:?add_bind_files(%s)?failed
",
????__func__,?drv->name);
??}
?}

?return?0;

out_unregister:
?kobject_put(&priv->kobj);
?kfree(drv->p);
?drv->p?=?NULL;
out_put_bus:
?bus_put(bus);
?return?error;
}

?

2.3.6.driver_attach

driver_attach會(huì)嘗試綁定設(shè)備和驅(qū)動(dòng)。編譯總線上的所有設(shè)備，然驅(qū)動(dòng)挨個(gè)嘗試匹配，如果driver_probe_device()返回0且@dev->driver被設(shè)置，就代表找到了一對(duì)兼容的設(shè)備驅(qū)動(dòng)。

?

int?driver_attach(struct?device_driver?*drv)
{
?return?bus_for_each_dev(drv->bus,?NULL,?drv,?__driver_attach);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(driver_attach);

?

2.3.7.__driver_attach

對(duì)于每一個(gè)總線的設(shè)備，driver_attach都會(huì)調(diào)用__driver_attach來嘗試與驅(qū)動(dòng)匹配。

?

static?int?__driver_attach(struct?device?*dev,?void?*data)
{
?struct?device_driver?*drv?=?data;

?/*
??*?Lock?device?and?try?to?bind?to?it.?We?drop?the?error
??*?here?and?always?return?0,?because?we?need?to?keep?trying
??*?to?bind?to?devices?and?some?drivers?will?return?an?error
??*?simply?if?it?didn't?support?the?device.
??*
??*?driver_probe_device()?will?spit?a?warning?if?there
??*?is?an?error.
??*/

?if?(!driver_match_device(drv,?dev))??匹配設(shè)備和驅(qū)動(dòng)，這里調(diào)用的是platform_match
??return?0;

?if?(dev->parent)?/*?Needed?for?USB?*/
??device_lock(dev->parent);
?device_lock(dev);??設(shè)置互斥鎖，防止其他進(jìn)程訪問設(shè)備資源
?if?(!dev->driver)??
如果設(shè)備沒有驅(qū)動(dòng)，則為設(shè)備探測驅(qū)動(dòng)，這個(gè)函數(shù)與注冊設(shè)備調(diào)用的是同一個(gè)函數(shù)
??driver_probe_device(drv,?dev);??
?device_unlock(dev);
?if?(dev->parent)
??device_unlock(dev->parent);

?return?0;
}

?

driver_probe_device里調(diào)用really_probe函數(shù)，并在really_probe中調(diào)用驅(qū)動(dòng)文件中的probe函數(shù)，對(duì)于memctrl驅(qū)動(dòng)而言，就是xxxx_memctrl_probe函數(shù)。至此，platfprm driver就注冊好了。

2.4.Platform Bus的匹配原則

由以上的代碼分析得知，注冊platform device時(shí)，會(huì)調(diào)用__device_attach -> driver_match_device,注冊platform driver時(shí)，會(huì)調(diào)用__driver_attach -> driver_match_device,也就是說設(shè)備和驅(qū)動(dòng)都會(huì)調(diào)用到這個(gè)函數(shù)：

?

static?inline?int?driver_match_device(struct?device_driver?*drv,
??????????struct?device?*dev)
{
?return?drv->bus->match???drv->bus->match(dev,?drv)?:?1;
}

?

drv->bus->match，這是驅(qū)動(dòng)綁定的總線提供的匹配函數(shù)，這里注冊的是platform總線設(shè)備，而platform總線的定義參考3.2.6 platform_bus_type。Platform對(duì)應(yīng)的match函數(shù)為：platform_match：

?

static?int?platform_match(struct?device?*dev,?struct?device_driver?*drv)
{
?struct?platform_device?*pdev?=?to_platform_device(dev);
?struct?platform_driver?*pdrv?=?to_platform_driver(drv);

?/*?Attempt?an?OF?style?match?first?*/
?if?(of_driver_match_device(dev,?drv))
??return?1;

?/*?Then?try?ACPI?style?match?*/
?if?(acpi_driver_match_device(dev,?drv))
??return?1;

?/*?Then?try?to?match?against?the?id?table?*/
?if?(pdrv->id_table)
??return?platform_match_id(pdrv->id_table,?pdev)?!=?NULL;

?/*?fall-back?to?driver?name?match?*/
?return?(strcmp(pdev->name,?drv->name)?==?0);
}

?

2.4.1.of_driver_match_device

根據(jù)驅(qū)動(dòng)的of_match_table判斷是否有驅(qū)動(dòng)與之匹配。對(duì)memctrl驅(qū)動(dòng)而言，其of_match_table如下：

?

static?struct?of_device_id?xxxx_memctrl_of_match[]?=?{
?{?.compatible?=?"xxxx,memctrl",?},
???{},
};

?

of_driver_match_device的執(zhí)行流程如下：

所以重點(diǎn)應(yīng)該在__of_match_node函數(shù)：

2.4.1.1.__of_match_node

?

static?const?struct?of_device_id?*__of_match_node(const?struct?of_device_id?*matches,?const?struct?device_node?*node)
{
?if?(!matches)
??return?NULL;

?while?(matches->name[0]?||?matches->type[0]?||?matches->compatible[0])?{
??int?match?=?1;
??if?(matches->name[0])???查找名字
???????match?&=?node->name?&&?!strcmp(matches->name,?node->name);
??if?(matches->type[0])???查找類型
???????match?&=?node->type?&&?!strcmp(matches->type,?node->type);
??if?(matches->compatible[0])??查找屬性，檢測節(jié)點(diǎn)的compatible是否與驅(qū)動(dòng)的一致
???????match?&=?__of_device_is_compatible(node,?matches->compatible);
??if?(match)
???????return?matches;
??????matches++;
?}
?return?NULL;
}

?

3.使用設(shè)備資源

4.自動(dòng)初始化機(jī)制

4.1.編譯到內(nèi)核

4.1.1.module_init宏展開

Linux中每一個(gè)模塊都有一個(gè)module_init函數(shù)，并且有且只有一個(gè)，其定義如下：

?

/**
?*?module_init()?-?driver?initialization?entry?point
?*?@x:?function?to?be?run?at?kernel?boot?time?or?module?insertion
?*?
?*?module_init()?will?either?be?called?during?do_initcalls()?(if
?*?builtin)?or?at?module?insertion?time?(if?a?module).??There?can?only
?*?be?one?per?module.
?*/
#define?module_init(x)?__initcall(x);

__initcall(x)定義如下：

#define?__initcall(fn)?device_initcall(fn)

?

device_initcall(fn)定義如下：

?

#define?device_initcall(fn)???????__define_initcall(fn,?6)

?

__define_initcall的定義如下：

?

/*?initcalls?are?now?grouped?by?functionality?into?separate?
?*?subsections.?Ordering?inside?the?subsections?is?determined
?*?by?link?order.?
?*?For?backwards?compatibility,?initcall()?puts?the?call?in?
?*?the?device?init?subsection.
?*
?*?The?`id'?arg?to?__define_initcall()?is?needed?so?that?multiple?initcalls
?*?can?point?at?the?same?handler?without?causing?duplicate-symbol?build?errors.
?*/
?
#define?__define_initcall(fn,?id)?
?static?initcall_t?__initcall_##fn##id?__used?
?__attribute__((__section__(".initcall"?#id?".init")))?=?fn

?

Initcalls現(xiàn)在按照功能分組到單獨(dú)的子部分。子部分內(nèi)部的順序由鏈接順序決定。為了向后兼容，initcall()將調(diào)用放到device init小節(jié)中。需要定義initcall()的’id’參數(shù)，以便多個(gè)initcall可以指向同一個(gè)處理程序，而不會(huì)導(dǎo)致重復(fù)符號(hào)構(gòu)建錯(cuò)誤。若不理解上述代碼的用法，可以參考__attribute__的section用法和C語言宏定義中#和##的用法。所以將__define_initcall展開將會(huì)是下面的內(nèi)容：

?

假設(shè)__define_initcall(led_init,?6)
Static?initcall_t?__initcall_led_init6?__used?
__attribute__((__section__(".initcall6.init")))?=?led_init

?

即是定義了一個(gè)類型為initcall_t的函數(shù)指針變量__initcall_led_init6，并賦值為led_init，該變量在鏈接時(shí)會(huì)鏈接到section(.initcall6.init)。

4.1.2.鏈接腳本

在linux3.10/arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S中：

?

......
SECTIONS??/*?line?54?*/
{
......
?.init.data?:?{?/*?line?202?*/
#ifndef?CONFIG_XIP_KERNEL
??INIT_DATA
#endif
??INIT_SETUP(16)
??INIT_CALLS
??CON_INITCALL
??SECURITY_INITCALL
??INIT_RAM_FS
?}
......
}

?

在linux3.10/include/asm-generic/vmlinux.lds.h中：

?

#define?VMLINUX_SYMBOL(x)?__VMLINUX_SYMBOL(x)
#define?__VMLINUX_SYMBOL(x)?x
......?/*?line?664?*/
#define?INIT_CALLS_LEVEL(level)??????
??VMLINUX_SYMBOL(__initcall##level##_start)?=?.;??
??*(.initcall##level##.init)????
??*(.initcall##level##s.init)????

#define?INIT_CALLS???????
??VMLINUX_SYMBOL(__initcall_start)?=?.;???
??*(.initcallearly.init)?????
??INIT_CALLS_LEVEL(0)?????
??INIT_CALLS_LEVEL(1)?????
??INIT_CALLS_LEVEL(2)?????
??INIT_CALLS_LEVEL(3)?????
??INIT_CALLS_LEVEL(4)?????
??INIT_CALLS_LEVEL(5)?????
??INIT_CALLS_LEVEL(rootfs)????
??INIT_CALLS_LEVEL(6)?????
??INIT_CALLS_LEVEL(7)?????
??VMLINUX_SYMBOL(__initcall_end)?=?.;
......

?

所以INIT_CALLS_LEVEL(6)會(huì)展開為：

?

__initcall6_start?=?.;??*(.initcall6.init)???*(.initcall6s.init)

?

所以__initcall_led_init6會(huì)鏈接到

?

section(.initcall6.init)

?

4.1.3.初始化

內(nèi)核啟動(dòng)流程為：


?

do_initcall_level的主要內(nèi)容如下：

?

/*?linux3.10/init/main.c?line?744?*/
static?void?__init?do_initcall_level(int?level)
{
.....
?for?(fn?=?initcall_levels[level];?fn?

	?

	由代碼可知，內(nèi)核會(huì)依次調(diào)用level段存儲(chǔ)的初始化函數(shù)。比如對(duì)于模塊來說level等于6。

	4.2.動(dòng)態(tài)加載的模塊(.ko)

	4.2.1.Module_init展開

	如果設(shè)置為編譯成動(dòng)態(tài)加載的模塊(.ko),module_init的展開形式與編譯到內(nèi)核不一樣。

	?
/*?Each?module?must?use?one?module_init().?*/
#define?module_init(initfn)?????
?static?inline?initcall_t?__inittest(void)?????檢查定義的函數(shù)是否符合initcall_t類型
?{?return?initfn;?}?????
?int?init_module(void)?__attribute__((alias(#initfn)));


	?

	alias屬性是GCC的特有屬性，將定義init_module為函數(shù)initfn的別名，所以module_init(initfn)的作用就是定義一個(gè)變量名init_module，其地址和initfn是一樣的。

	4.2.2.*mod.c文件

	編譯成module的模塊都會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)*.mod.c的文件，例如：

	?
struct?module?__this_module
__attribute__((section(".gnu.linkonce.this_module")))?=?{
.name?=?KBUILD_MODNAME,
.init?=?init_module,
#ifdef?CONFIG_MODULE_UNLOAD
.exit?=?cleanup_module,
#endif
.arch?=?MODULE_ARCH_INIT,
};


	?

	即定義了一個(gè)類型為module的全局變量__this_module，其成員.init就是上文由module_init定義的init_module變量。并且__this_module會(huì)被鏈接到section(".gnu.linkonce.this_module")。

	4.2.3.動(dòng)態(tài)加載

	insmod是busybox提供的用戶層命令：路徑busybox/modutils/ insmod.c

	?
insmod_main
bb_init_module
init_module


	?

	路徑busybox/modutils/modutils.c：

	?
#define?init_module(mod,?len,?opts)?.
syscall(__NR_init_module,?mod,?len,?opts)該系統(tǒng)調(diào)用對(duì)應(yīng)內(nèi)核層的sys_init_module函數(shù)


	?

	路徑：kernel/module.c

	?
SYSCALL_DEFINE3(init_module,…)

//加載模塊的ko文件，并解釋各個(gè)section，重定位
mod?=?load_module(umod,?len,?uargs);

//查找section(".gnu.linkonce.this_module")
modindex?=?find_sec(hdr,?sechdrs,?secstrings,".gnu.linkonce.this_module");

//找到Hello_module.mod.c定義的module數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
mod?=?(void?*)sechdrs[modindex].sh_addr;

if?(mod->init?!=?NULL)
ret?=?do_one_initcall(mod->init);?//調(diào)用initfn.


	?

	4.3.__attribute__的section用法

	__define_initcall使用了gcc的__attribute__眾多屬性中的section子項(xiàng)，其使用方式為：

	?
__attribute__((__section__("section_name")))


	?

	其作用是將作用的函數(shù)或數(shù)據(jù)放入指定的名為”section_name”的段。

	4.4. C語言宏定義中#和##的用法

	4.4.1.一般用法

	我們使用#把宏參數(shù)變?yōu)橐粋€(gè)字符串。

	?
#define?PRINT(FORMAT,VALUE)
printf("The?value?of"#VALUE"is?"?FORMAT"
",VALUE)?


	?

	調(diào)用：printf("%d",x+3); ? ? --> ? ? 打?。篢he value of x+3 is 20

	這是因?yàn)椤盩he value of”#VALUE”is ” FORMAT” ”實(shí)際上是包含了”The value of “,#VALUE,”is “,FORMAT,” ” 五部分字符串，其中VALUE和FORMAT被宏參數(shù)的實(shí)際值替換了。

	用##把兩個(gè)宏參數(shù)貼合在一起

	?
#define?ADD_TO_SUM(sum_number,val)?sum##sum_bumber+=(val)


	?

	調(diào)用：ADD_TO_SUM(2,100); ? ? --> ? ? 打?。簊um2+=(100)

	需要注意的是凡宏定義里有用'#'或'##'的地方宏參數(shù)是不會(huì)再展開。

	4.4.2.'#'和'##'的一些應(yīng)用特例

	合并匿名變量名

	?
#define??___ANONYMOUS1(type,?var,?line)??type??var##line?
#define??__ANONYMOUS0(type,?line)??___ANONYMOUS1(type,?_anonymous,?line)?
#define??ANONYMOUS(type)??__ANONYMOUS0(type,?__LINE__)?


	?

	例：ANONYMOUS(static int); ?即 static int _anonymous70; ?70表示該行行號(hào)；第一層：ANONYMOUS(static int); --> ?__ANONYMOUS0(static int, LINE);第二層：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?--> ?___ANONYMOUS1(static int, _anonymous, 70);第三層：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?--> ?static int ?_anonymous70;即每次只能解開當(dāng)前層的宏，所以__LINE__在第二層才能被解開；

	填充結(jié)構(gòu)

	?
#define??FILL(a)???{a,?#a}?
enum?IDD{OPEN,?CLOSE};?
typedef?struct?MSG{?
??IDD?id;?
??const?char??msg;?
}MSG;?
MSG?_msg[]?=?{FILL(OPEN),?FILL(CLOSE)};?


	?

	相當(dāng)于：

	?
MSG?_msg[]?=?{{OPEN,?OPEN},?
??????????????{CLOSE,?CLOSE}};?


	?

	記錄文件名

	?
#define??_GET_FILE_NAME(f)???#f?
#define??GET_FILE_NAME(f)????_GET_FILE_NAME(f)?
static?char??FILE_NAME[]?=?GET_FILE_NAME(__FILE__);?


	?

	得到一個(gè)數(shù)值類型所對(duì)應(yīng)的字符串緩沖大小

	?
#define??_TYPE_BUF_SIZE(type)??sizeof?#type?
#define??TYPE_BUF_SIZE(type)???_TYPE_BUF_SIZE(type)?
char??buf[TYPE_BUF_SIZE(INT_MAX)];?
?????--??char??buf[_TYPE_BUF_SIZE(0x7fffffff)];?
?????--??char??buf[sizeof?0x7fffffff];?


	?

	這里相當(dāng)于：

	?
char??buf[11];

- END -

	?

	?

	

	審核編輯：劉清