设备树学习：内核对设备树的处理

Posted 2021-02-10 gyforever1004

内核版本：linux-4.19

之前系统的学习了有关设备树的一些知识，时间长了总会有忘记的时候，所以现在把所学到的知识记录下来。

系统启动后，内核会执行一段汇编代码，汇编代码暂不分析，我们从 start_kernel 开始。

优先被初始化的信息

调用流程：

start_kernel
    -->setup_arch
        -->setup_machine_fdt
            -->early_init_dt_verify         /* 验证设备树文件 */
            -->of_flat_dt_match_machine     /* 与内核中注册的 machine_desc 进行比较, 最终获取到与之匹配的 machine_desc */
                -->arch_get_next_mach       /* 获取到 machine_desc 的 dt_compat 属性 */
            -->early_init_dt_scan_nodes     /* 获取到设备树中 chosen、{size,address}-cells、memory 信息 */

early_init_dt_verify 代码：

bool __init early_init_dt_verify(void *params)
{
    if (!params)
        return false;

    /* 验证设备树的 magic */
    if (fdt_check_header(params))
        return false;

    /* 设置 device-tree 指针 */
    initial_boot_params = params;
    of_fdt_crc32 = crc32_be(~0, initial_boot_params,
                fdt_totalsize(initial_boot_params));
    return true;
}

of_flat_dt_match_machine 代码：

获取到最为匹配的 machine_desc。

const void * __init of_flat_dt_match_machine(const void *default_match,
        const void * (*get_next_compat)(const char * const**))
{
    ...
    
    while ((data = get_next_compat(&compat))) {
            score = of_flat_dt_match(dt_root, compat);
            if (score > 0 && score < best_score) {
                best_data = data;
                best_score = score;
            }
        }
    ...
    
    return best_data;
}

early_init_dt_scan_nodes 代码：

/* 扫描 /chosen 节点，处理 bootargs 并保存至 boot_command_line */
of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_chosen, boot_command_line);

/* 获取 {size,address}-cells 信息 */
of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_root, NULL);

/* 设置 memeory */
of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_memory, NULL);

通过 early_init_dt_scan_memory 函数，最后调用 memblock_add 来完成 memory 的设置。

设备树展开

接下来，内核会展开设备树，并将节点构建为 device_node。便于系统管理、使用。

调用流程：

start_kernel
    -->setup_arch
        -->unflatten_device_tree
            -->__unflatten_device_tree
                -->unflatten_dt_nodes(blob, NULL, dad, NULL);       /* First pass, scan for size */
                    -->fdt_next_node                                /* 获取每个 node 的 offsize, 并统计整体大小 */
                -->unflatten_dt_nodes(blob, mem, dad, mynodes);     /* Second pass, do actual unflattening */
                    -->populate_node

device_node 结构：

struct device_node {
    const char *name;   /* 节点的 name 属性 */
    const char *type;   /* 节点的 device_type 属性 */
    phandle phandle;
    const char *full_name;
    struct fwnode_handle fwnode;

    struct  property *properties;   /* 节点的属性 */
    struct  property *deadprops;    /* removed properties */
    struct  device_node *parent;
    struct  device_node *child;
    struct  device_node *sibling;
#if defined(CONFIG_OF_KOBJ)
    struct  kobject kobj;
#endif
    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
};

property 结构：

struct property {
    char    *name;  /* 属性名字 */
    int length;     /* 属性值长度 */
    void    *value; /* 属性值指针 */
    struct property *next;
#if defined(CONFIG_OF_DYNAMIC) || defined(CONFIG_SPARC)
    unsigned long _flags;
#endif
#if defined(CONFIG_OF_PROMTREE)
    unsigned int unique_id;
#endif
#if defined(CONFIG_OF_KOBJ)
    struct bin_attribute attr;
#endif
};

这些 device_node 构成一棵树,根节点为: of_root。

device_node 转换为 platform_device

调用流程：

arch_initcall_sync(of_platform_default_populate_init);
    -->of_platform_default_populate
        -->of_platform_populate
            -->of_platform_bus_create
                -->of_platform_device_create_pdata
                    -->of_device_alloc
                    -->of_device_add

这时涉及到 initcall 调用问题，应该会在下一篇文章总结。

of_device_alloc 代码：

struct platform_device *of_device_alloc(struct device_node *np, const char *bus_id, struct device *parent)
{
    ...
    platform_device_alloc       /* 分配 platform_device */
    ...
    of_address_to_resource      /* 解析 address 资源 */
    ...
    of_irq_to_resource_table    /* 解析 irq 资源 */
    ...
}

of_device_add 代码：

int of_device_add(struct platform_device *ofdev)
{
    BUG_ON(ofdev->dev.of_node == NULL);

    ofdev->name = dev_name(&ofdev->dev);
    ofdev->id = PLATFORM_DEVID_NONE;

    set_dev_node(&ofdev->dev, of_node_to_nid(ofdev->dev.of_node));

    return device_add(&ofdev->dev);     /* 添加 device */
}

哪些 device_node 可以转换为 platform_device？
    1. 根节点下含有 compatile 属性的子节点
    2. 如果一个结点的 compatile 属性含有这些特殊的值 ("simple-bus", "simple-mfd", "isa", "arm,amba-bus") 之一,
       那么它的子结点(需含 compatile 属性)也可以转换为 platform_device
    3. i2c, spi 等总线节点下的子节点,应该交给对应的总线驱动程序来处理,它们不应该被转换为 platform_device。

of_default_bus_match_table 表：

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