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分类: 其他平台

2016-12-21 14:49:42

摘要:媒介 Device Tree是一种用去描绘硬件的数据布局,类似板级描绘说话,发源于OpenFirmware(OF)。正在现在遍及应用的 kernel 2.6.x版本中,对分歧仄台、分歧硬件,往] 

前言

Device Tree是一种用来描述硬件的数据结构,类似板级描述语言,起源于OpenFirmware(OF)。在目前广泛使用的Linux kernel 2.6.x版本中,对于不同平台、不同硬件,往往存在着大量的不同的、移植性差的板级描述代码,以达到对这些不同平台和不同硬件特殊适配的需求。但是过多的平台、过的的不同硬件导致了这样的代码越来越多,最终引发了LinuxLinus的不满,以及强烈呼吁改变。Device Tree的引入给驱动适配带来了很大的方便,一套完整的Device Tree可以将一个PCB摆在你眼前。Device Tree可以描述CPU,可以描述时钟、中断控制器、IO控制器、SPI总线控制器、I2C控制器、设备等任何现有驱动单位。对具体器件能够描述到使用哪个中断,内存映射是多少等等。

关于Device Tree的数据结构和详细使用方法,请大家查看宋宝华老师的一篇:

http://blog.csdn.net/airk000/article/details/2

1 基于Device Tree机制内核的驱动开发—实例讲解

这个章节,作者来讲讲基于Linux-3.2.X之后使用device tree机制的内核的驱动开发案例。本文的驱动开发案例是作者工作期间亲自写的驱动代码。CPU平台使用的是NXP(freescale)的i.MX6ul。概要信息描述如下:

            硬件平台:NXP(freescale)—i.MX6ul

            开发平台:-12.04

           内核版本:Linux-3.14.38

            编译环境:yocto project

1.1 基于Device Tree机制的驱动开发—系统如何加载和解析dtb文件

基于Device Tree机制的驱动开发,在驱动当中所使用到的硬件资源都在对应的CPU平台的dts文件上进行配置,然后编译生成dtb文件,放在u-boot分区之后,内核分区之前。这里顺便讲一下,内核是如何解析dtb文件的。其大致过程如下:

系统上电启动之后,u-boot加载dtb,通过u-boot和Linux内核之间的传参操作将dtb文件传给内核,然后内核解析dtb文件,根据device tree中的配置(dtb文件)去初始化设备的CPU管脚、各个外设的状态。device tree中的配置主要是起到了初始化硬件资源的作用,后期可以在驱动中修改设备的硬件资源的状态,比如在device tree中初始化某个GPIO的管脚为上拉状态,可以在驱动加载之后修改这个管脚的状态。

1.2 基于Device Tree机制的驱动开发—dts文件的配置和编译

本节开始以具体的驱动例子讲解如何在驱动开发中配置dts文件。这里使用i.MX6ul平台下的矩阵键盘驱动中使用到的几个GPIO口讲解如何配置dts文件和编译。本次讲解案例用于编译驱动的内核是Linux-3.14.38。首先我们先来看看如何在内核中找到自己相应CPU平台的dts文件:

1.dts文件位于内核的arch/arm/boot/dts/$(board).dts,其中的$(board)指的是对应的CPU平台,比如i.MX6ul平台的dts文件如下:

imx6ul/linux-3.14.38-v2$ vim arch/arm/boot/dts/imx6ul-14x14-evk.dts(部分内容)

#include 
#include "imx6ul.dtsi"

/ {
	model = "Freescale i.MX6 UltraLite Ned Board";
	compatible = "fsl,imx6ul-14x14-evk", "fsl,imx6ul";

	chosen {
		stdout-path = &uart1;
	};

	memory {
		reg = <0x80000000 0x20000000>;
	};

	pxp_v4l2 {
		compatible = "fsl,imx6ul-pxp-v4l2", "fsl,imx6sx-pxp-v4l2", "fsl,imx6sl-pxp-v4l2";
		status = "okay";
	};
	
	keyboard {
              compatible = "max-keypad";
              pinctrl-names = "default";
              pinctrl-0 = <&pinctrl_keypad>;
              in-gpios = <&gpio2 3 GPIO_ACTIVE_HIGH>,      //key_in0
                         <&gpio2 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>,      //key_in1
                         <&gpio2 5 GPIO_ACTIVE_HIGH>;      //key_in2

              out-gpios = <&gpio2 6 GPIO_ACTIVE_HIGH>,    //key_out0
                          <&gpio2 2 GPIO_ACTIVE_HIGH>,    //key_out1
                          <&gpio2 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>,    //key_out2
                          <&gpio4 25 GPIO_ACTIVE_HIGH>,   //key_out3
                          <&gpio4 26 GPIO_ACTIVE_HIGH>;   //key_out4
                          status = "okay";
          };
};

&cpu0 {
	arm-supply = <®_arm>;
	soc-supply = <®_soc>;
};

&clks {
	assigned-clocks = <&clks IMX6UL_CLK_PLL4_AUDIO_DIV>;
	assigned-clock-rates = <786432000>;
};

&tsc {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_tsc>;
	status = "okay";
	xnur-gpio = <&gpio1 3 0>;
	measure_delay_time = <0xffff>;
	pre_charge_time = <0xfff>;
};

&gpmi {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_gpmi_nand_1>;
	status = "okay";
	nand-on--bbt;
};

&lcdif {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_lcdif_dat
		     &pinctrl_lcdif_ctrl>;
    lcd_reset = <&gpio3 14 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
	display = <&display0>;
	status = "okay";

	display0: display {
		bits-per-pixel = <16>;
		bus-width = <8>;

		display-timings {
			native-mode = <&timing0>;
			timing0: timing0 {
			clock-frequency = <9200000>;
			hactive = <240>;
			vactive = <320>;
			hfront-porch = <8>;
			hback-porch = <4>;
			hsync-len = <41>;
			vback-porch = <2>;
			vfront-porch = <4>;
			vsync-len = <10>;

			hsync-active = <0>;
			vsync-active = <0>;
			de-active = <1>;
			pixelclk-active = <0>;
			};
		};
	};
};




&iomuxc {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1>;
	imx6ul-evk {
		pinctrl_uart1: uart1grp {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_UART1_TX_DATA__UART1_DCE_TX 0x1b0b1
				MX6UL_PAD_UART1_RX_DATA__UART1_DCE_RX 0x1b0b1
			>;
		};

		pinctrl_tsc: tscgrp {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_GPIO1_IO01__GPIO1_IO01	0xb0
				MX6UL_PAD_GPIO1_IO02__GPIO1_IO02	0xb0
				MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03	0xb0
				MX6UL_PAD_GPIO1_IO04__GPIO1_IO04	0xb0
			>;
		};

		pinctrl_lcdif_dat: lcdifdatgrp {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA01__LCDIF_DATA01  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA02__LCDIF_DATA02  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA03__LCDIF_DATA03  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA04__LCDIF_DATA04  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA05__LCDIF_DATA05  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA06__LCDIF_DATA06  0x79
				MX6UL_PAD_LCD_DATA07__LCDIF_DATA07  0x79
			>;
		};

		pinctrl_lcdif_ctrl: lcdifctrlgrp {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_LCD_CLK__LCDIF_WR_RWN	    0x79
				MX6UL_PAD_LCD_ENABLE__LCDIF_RD_E    0x79
				MX6UL_PAD_LCD_HSYNC__LCDIF_RS       0x79
				MX6UL_PAD_LCD_RESET__LCDIF_CS       0x79
				/* used for lcd reset */
				MX6UL_PAD_LCD_DATA09__GPIO3_IO14    0x79
			>;
		};

		pinctrl_keypad: keypadgrp {
             fsl,pins = <
                MX6UL_PAD_ENET1_RX_EN__GPIO2_IO02       0x70a0
                MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA0__GPIO2_IO03    0x70a0
                MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA1__GPIO2_IO04    0x70a0
                MX6UL_PAD_ENET1_TX_EN__GPIO2_IO05       0x70a0
                MX6UL_PAD_ENET1_TX_CLK__GPIO2_IO06      0x70a0
                MX6UL_PAD_ENET1_RX_ER__GPIO2_IO07       0x70a0
                MX6UL_PAD_CSI_DATA04__GPIO4_IO25        0x70a0
                MX6UL_PAD_CSI_DATA05__GPIO4_IO26        0x70a0
            >;
     };
		
		pinctrl_gpmi_nand_1: gpmi-nand-1 {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_NAND_CLE__RAWNAND_CLE         0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_ALE__RAWNAND_ALE         0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_WP_B__RAWNAND_WP_B       0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_READY_B__RAWNAND_READY_B 0xb000
				MX6UL_PAD_NAND_CE0_B__RAWNAND_CE0_B     0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_CE1_B__RAWNAND_CE1_B     0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_RE_B__RAWNAND_RE_B       0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_WE_B__RAWNAND_WE_B       0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_DATA00__RAWNAND_DATA00   0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_DATA01__RAWNAND_DATA01   0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_DATA02__RAWNAND_DATA02   0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_DATA03__RAWNAND_DATA03   0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_DATA04__RAWNAND_DATA04   0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_DATA05__RAWNAND_DATA05   0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_DATA06__RAWNAND_DATA06   0xb0b1
				MX6UL_PAD_NAND_DATA07__RAWNAND_DATA07   0xb0b1
			>;
		};
	};
};

2.根据自己的开发需求配置dts文件,本文矩阵键盘驱动所使用到的GPIO管脚资源为:gpio2-2、gpio2-3、gpio2-4、gpio2-5、gpio2-6、gpio2-7、gpio4-25、gpio4-26。dts文件配置如下:

~/yangfile/imx6ul/linux-3.14.38-v2$ vim arch/arm/boot/dts/imx6ul-newland.dts

2.1 在dts文件中添加一个设备节点,比如我们是矩阵键盘驱动,那么就添加一个名为”keyboard“的设备节点;

2.2 compatible属性用于of_find_node_compatible函数获取设备节点用的,这个函数的通过”max-keypad“去遍历device tree,查找匹配的设备节点;

2.3 pinctrl-0 = <&pinctrl_keypad>主要用于说明设备硬件资源在哪里获取,比如这里就是到iomuxc里面去获取IO资源

2.4 iomuxc设备节点里面定义了CPU所有的IO资源,包括每个IO口的初始化状态都定义好了,比如:MX6UL_PAD_ENET1_RX_EN_GPIO2_IO02  0x70a0,这里的MX6UL_PAD_ENET1_RX_EN_GPIO2_IO02宏表示的是GPIO2-2这个IO口的寄存器组(IO复用寄存器、IO方向控制寄存器、IO输入输出值设置寄存器),0x70a0这个值根据自己的驱动开发需求,查阅CPU手册定义,不唯一。

keyboard {
    compatible = "max-keypad";
    pinctrl-names = "default";//这个设置成默认default就可以了,没什么特别要求
    pinctrl-0 = <&pinctrl_keypad>;//到iomuxc里面去获取相应IO资源的初始化状态
    in-gpios = <&gpio2 3 GPIO_ACTIVE_HIGH>,      //“in-gpios”字符串可以自己随便定义,主要是为了获取gpio资源的时候匹配用的
               <&gpio2 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>,      //GPIO_ACTIVE_HIGH:逻辑高电平有效
               <&gpio2 5 GPIO_ACTIVE_HIGH>;      //key_in2

    out-gpios = <&gpio2 6 GPIO_ACTIVE_HIGH>,    //“out-gpios”字符串可以自己随便定义,主要是为了获取gpio资源的时候匹配用的
                <&gpio2 2 GPIO_ACTIVE_HIGH>,    //key_out1
                <&gpio2 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>,    //key_out2
                <&gpio4 25 GPIO_ACTIVE_HIGH>,   //key_out3
                <&gpio4 26 GPIO_ACTIVE_HIGH>;   //key_out4
                status = "okay";//使能要使用的gpio资源
    };
};
&iomuxc {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1>;
。。。。。。。。
pinctrl_keypad: keypadgrp {
             fsl,pins = <
                MX6UL_PAD_ENET1_RX_EN__GPIO2_IO02       0x70a0
                MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA0__GPIO2_IO03    0x70a0
                MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA1__GPIO2_IO04    0x70a0
                MX6UL_PAD_ENET1_TX_EN__GPIO2_IO05       0x70a0
                MX6UL_PAD_ENET1_TX_CLK__GPIO2_IO06      0x70a0
                MX6UL_PAD_ENET1_RX_ER__GPIO2_IO07       0x70a0
                MX6UL_PAD_CSI_DATA04__GPIO4_IO25        0x70a0
                MX6UL_PAD_CSI_DATA05__GPIO4_IO26        0x70a0
            >;
     };


3.编译dts文件,在内核下执行以下命令:

~/yangfile/imx6ul/linux-3.14.38-v2$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gcc imx6ul-newland.dtb

(这里的arm-Linux-gcc只是个代表交叉的标识,具体的根据实际情况而定)

4.将配置、编译后的dtb文件烧录到设备flash(或者SD卡)的dtb分区中。


2 驱动代码中如何注册dts文件中的设备

接触了device tree机制的驱动开发后,其实device tree机制就是Linux-2.6.x中的platform 总线机制的优化版本。OK,我们来说说基于device tree机制的驱动开发中注册设备的过程,这里以我写的矩阵键盘驱动代码的设备注册过程为例: 1.在probe函数中调用of_get_**或者of_find_**函数从dtb中获取设备资源:
static int max_keypad_probe(struct platform_device *pdev)
{
    int i,ret;
    struct device *dev; 
    struct device_node *dev_node = NULL;       //add by zengxiany
    
    dev = &pdev->dev;
    。。。。。。
    //省略部分代码
    dev_node = of_find_compatible_node(NULL,NULL,"fsl,imx6ul-gpio");
    if(!of_device_is_compatible(dev_node,"fsl,imx6ul-gpio"))
    {
        printk("get keypad device node error!\n");
        return -EINVAL;
    }
    dev_node = of_find_compatible_node(dev_node,NULL,"max-keypad");
    if(!of_device_is_compatible(dev_node,"max-keypad"))
    {
        printk("failure to find max-keypad device node!\n");
        return -EINVAL;
    }

    for(i=0; i< KEYPAD_ROWS; i++)
    {
        gpio_map_rowkey[i] = of_get_named_gpio(dev_node,"in-gpios",i);
		set_key_input(gpio_map_rowkey[i]);
    }

	for(i=0; i< KEYPAD_COLS; i++)
    {
        gpio_map_colkey0[i] = of_get_named_gpio(dev_node,"out-gpios",i);
		set_key_input(gpio_map_colkey0[i]);
	}
}
2.在init函数中注册设备:
//add by zengxiany for platform device register
static struct of_device_id max_keypad_of_match[] = {
	{ .compatible = "max-keypad", },
	{ },
};

static struct platform_driver max_keypad_device_driver = {
	.probe		= max_keypad_probe,
	.remove		= max_keypad_remove,
	.driver		= {
		.name	= "max-keypad",
		.owner	= THIS_MODULE,
		.of_match_table = of_match_ptr(max_keypad_of_match),
	}
};
static int __init keypad_module_init(void)
{
	int ret;
	ret = platform_driver_register(&max_keypad_device_driver);//modify by zengxiany
	if(ret < 0)
	{
		printk("max_keypad_device driver init error!\n");
		return -ENODEV;	
	}
    return 0;	
}

static void __exit keypad_module_exit(void)
{
	platform_driver_unregister(&max_keypad_device_driver);
}
OK,这样就完成了设备的注册!
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