Linux加载DTS设备节点的过程(以高通8974平台为例)
DTS是Device Tree Source的缩写,用来描述设备的硬件细节。在过去的ARM Linux中,arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx中充斥着大量的垃圾代码,相当多数的代码只是在描述板级细节,而这些板级细节对于内核来讲,不过是垃圾,如板上的platform设备、resource、i2c_board_info、spi_board_info以及各种硬件的platform_data。为了去掉这些垃圾代码,Linux采用DTS这种新的数据结构来描述硬件设备。采用Device Tree后,许多硬件的细节可以直接透过它传递给Linux,而不再需要在kernel中进行大量的冗余编码。
有关DTS的语法格式,网上有很多资料,这里我就不再赘述了。本文主要讲Linux是怎样加载DTS设备节点的流程。下面以高通QCT8974平台(Linux内核)为例进行讲解:
(1)使用DTS注册平台总线的过程
在讲注册过程之前,我们先看看DTS是怎样描述平台总线结构的,以i2c总线为例:
- / {
- model = "Qualcomm MSM 8974";
- compatible = "qcom,msm8974";
- interrupt-parent = <&intc>;
- aliases {
- spi0 = &spi_0;
- spi7 = &spi_7;
- sdhc1 = &sdhc_1; /* SDC1 eMMC slot */
- sdhc2 = &sdhc_2; /* SDC2 SD card slot */
- sdhc3 = &sdhc_3; /* SDC3 SDIO slot */
- sdhc4 = &sdhc_4; /* SDC4 SDIO slot */
- };
- memory {
- secure_mem: secure_region {
- linux,contiguous-region;
- reg = <0 0x7800000="">;
- label = "secure_mem";
- };
- adsp_mem: adsp_region {
- linux,contiguous-region;
- reg = <0 0x2000000="">;
- label = "adsp_mem";
- };
- };
- intc: interrupt-controller@F9000000 {
- compatible = "qcom,msm-qgic2";
- interrupt-controller;
- #interrupt-cells = <3>;
- reg = <0xf9000000 0x1000="">,
- <0xf9002000 0x1000="">;
- };
- msmgpio: gpio@fd510000 {
- compatible = "qcom,msm-gpio";
- gpio-controller;
- #gpio-cells = <2>;
- interrupt-controller;
- #interrupt-cells = <2>;
- reg = <0xfd510000 0x4000="">;
- ngpio = <146>;
- interrupts = <0 208="" 0="">;
- qcom,direct-connect-irqs = <8>;
- };
- wcd9xxx_intc: wcd9xxx-irq {
- compatible = "qcom,wcd9xxx-irq";
- interrupt-controller;
- #interrupt-cells = <1>;
- interrupt-parent = <&msmgpio>;
- interrupts = <72 0="">;
- interrupt-names = "cdc-int";
- };
- timer {
- compatible = "arm,armv7-timer";
- interrupts = <1 2="" 0="" 1="" 3="" 0="">;
- clock-frequency = <19200000>;
- };
- i2c_0: i2c@f9967000 { /* BLSP#11 */
- cell-index = <0>;
- compatible = "qcom,i2c-qup";
- reg = <0xf9967000 0x1000="">;
- #address-cells = <1>;
- #size-cells = <0>;
- reg-names = "qup_phys_addr";
- interrupts = <0 105="" 0="">;
- interrupt-names = "qup_err_intr";
- qcom,i2c-bus-freq = <100000>;
- qcom,i2c-src-freq = <50000000>;
- };
- i2c_2: i2c@f9924000 {
- cell-index = <2>;
- compatible = "qcom,i2c-qup";
- reg = <0xf9924000 0x1000="">;
- #address-cells = <1>;
- #size-cells = <0>;
- reg-names = "qup_phys_addr";
- interrupts = <0 96="" 0="">;
- interrupt-names = "qup_err_intr";
- qcom,i2c-bus-freq = <100000>;
- qcom,i2c-src-freq = <50000000>;
- };
- spi_0: spi@f9923000 {
- compatible = "qcom,spi-qup-v2";
- reg = <0xf9923000 0x1000="">;
- interrupts = <0 95="" 0="">;
- spi-max-frequency = <19200000>;
- #address-cells = <1>;
- #size-cells = <0>;
- gpios = <&msmgpio 3 0>, /* CLK */
- <&msmgpio 1 0>, /* MISO */
- <&msmgpio 0 0>; /* MOSI */
- cs-gpios = <&msmgpio 9 0>;
- };
- };
从上面可知,系统平台上挂载了很多总线,如i2c、spi、uart等等,每一个总线分别被描述为一个节点。Linux在启动后,到C入口时,会执行以下操作,加载系统平台上的总线和设备:
start_kernel() --> setup_arch() --> unflatten_device_tree()
unflatten_device_tree()的代码如下:
- void __init unflatten_device_tree(void)
- {
- __unflatten_device_tree(initial_boot_params, &allnodes,
- early_init_dt_alloc_memory_arch);
- /* Get pointer to "/chosen" and "/aliasas" nodes for use everywhere */
- of_alias_scan(early_init_dt_alloc_memory_arch);
- }
在执行完unflatten_device_tree()后,DTS节点信息被解析出来,保存到allnodes链表中,allnodes会在后面被用到。
随后,当系统启动到board文件时,会调用.init_machine,高通8974平台对应的是msm8974_init()。接着调用of_platform_populate(....)接口,加载平台总线和平台设备。至此,系统平台上的所有已配置的总线和设备将被注册到系统中。注意:不是dtsi文件中所有的节点都会被注册,在注册总线和设备时,会对dts节点的状态作一个判断,如果节点里面的status属性没有被定义,或者status属性被定义了并且值被设为“ok”或者“okay”,其他情况则不被注册到系统中。
(2)使用DTS注册总线设备的过程
上面讲了Linux怎样使用DTS注册平台总线和平台设备到系统中,那么其他设备,例如i2c、spi设备是怎样注册到系统中的呢?下面我们就以i2c设备为例,讲解Linux怎样注册i2c设备到系统中。
以高通8974平台为例,在注册i2c总线时,会调用到qup_i2c_probe()接口,该接口用于申请总线资源和添加i2c适配器。在成功添加i2c适配器后,会调用of_i2c_register_devices()接口。此接口会解析i2c总线节点的子节点(挂载在该总线上的i2c设备节点),获取i2c设备的地址、中断号等硬件信息。然后调用request_module()加载设备对应的驱动文件,调用i2c_new_device(),生成i2c设备。此时设备和驱动都已加载,于是drvier里面的probe方法将被调用。后面流程就和之前一样了。
简而言之,Linux采用DTS描述设备硬件信息后,省去了大量板文件垃圾信息。Linux在开机启动阶段,会解析DTS文件,保存到全局链表allnodes中,在掉用.init_machine时,会跟据allnodes中的信息注册平台总线和设备。值得注意的是,加载流程并不是按找从树根到树叶的方式递归注册,而是只注册根节点下的第一级子节点,第二级及之后的子节点暂不注册。Linux系统下的设备大多都是挂载在平台总线下的,因此在平台总线被注册后,会根据allnodes节点的树结构,去寻找该总线的子节点,所有的子节点将被作为设备注册到该总线上。
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