为AM335x移植Linux内核主线代码——了解dts

问题一：以前的Linux Kernel如何描述硬件，现在又如何描述呢？

在以前的内核版本中：

1）内核包含了对硬件的全部描述；

2）bootloader会加载一个二进制的内核镜像，并执行它，比如uImage或者zImage；

3）bootloader会提供一些额外的信息，成为ATAGS，它的地址会通过r2寄存器传给内核；

ATAGS包含了内存大小和地址，kernel command line等等；

4）bootloader会告诉内核加载哪一款board，通过r1寄存器存放的machine type integer；

5）U-Boot的内核启动命令：bootm

6）Barebox变量：bootm.image (?)



现今的内核版本使用了Device Tree：

1）内核不再包含对硬件的描述，它以二进制的形式单独存储在另外的位置：the device tree blob

2）bootloader需要加载两个二进制文件：内核镜像和DTB
内核镜像仍然是uImage或者zImage；
DTB文件在arch/arm/boot/dts中，每一个board对应一个dts文件；
3）bootloader通过r2寄存器来传递DTB地址，通过修改DTB可以修改内存信息，kernel command line，以及潜在的其它信息；
4）不再有machine type；
5）U-Boot的内核启动命令：bootm -

6）Barebox变量：bootm.image,bootm.oftree



有些bootloader不支持Device
Tree，或者有些专门给特定设备写的版本太老了，也不包含。为了解决这个问题，CONFIG_ARM_APPENDED_DTB被引进。

它告诉内核，在紧跟着内核的地址里查找DTB文件；

由于没有built-in Makefile rule来产生这样的内核，因此需要手动操作：

cat arch/arm/boot/zImage arch/arm/boot/dts/myboard.dtb > my-zImage

mkimage ... -d my-zImage my-uImage

(cat这个命令，还能够直接合并两个mp3文件哦！so easy！)

另外，CONFIG_ARM_ATAG_DTB_COMPAT选项告诉内核去bootloader里面读取ATAGS，并使用它们升级DT。

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问题二：现在Linux Kernel使用的Device Tree到底是个什么东东？

引用the Power.org Standard for Embedded Power Architecture Platform Requirements (ePAPR)的定义：

1）ePAPR使用device tree的概念描述硬件。boot程序会加载device tree到client program's memory中，并将device tree的指针传递给client；

2）device tree是一个树形数据结构with nodes，用来描述系统的physical devices；

3）一个ePAPR-complient device tree描述的设备信息不能被client program读取；



From
Source to binary

1）在ARM系统中，所有的DTS文件放置在arch/arm/boot/dts中：

.dts文件为板级定义

.dtsi文件为SoC级定义

2）Device Tree Compiler工具，将源代码编译成二进制形式；

它的源代码放置在scripts/dtc中

3）编译器会产生DTB文件，bootloader会加载这个DTB文件，内核在boot时去解析它；

4）arch/arm/boot/dts/Makefile会指定产生哪个DTB文件；



上图是pdf里面自带的例子，我再从arch/arm/boot/dts/am33xxx.dtsi中摘录了两个：

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uart0: serial@44e09000 {
compatible = "ti,omap3-uart";
ti,hwmods = "uart1";
clock-frequency =;
reg =;
interrupts =;
status = "disabled";
};

uart1: serial@48022000 {
compatible = "ti,omap3-uart";
ti,hwmods = "uart2";
clock-frequency =;
reg =;
interrupts =;
status = "disabled";
};

对比图片中的注释，就能够知道对于uart0这个外设：

Node name: serial

Unit Address: 0x44e09000

compatible: 定义了设备的programming model，允许操作系统识别对应的程序驱动；

clock-frequency: 48000000，晶振频率为24MHz，这应该是PLL倍频后的输出（？）；

reg: 寄存器的地址和寄存器长度，uart0的地址起始为0x44e09000，长度为0x2000；

interrupts: 中断号；

status: 状态值，初始的时候为disabled，即禁用它；

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问题三：Device Tree的编写规则是怎样的？

1）Device Tree inclusion不一定要做成monolithic，它们可以分散在不同的文件中，互相包含；

2）.dtsi文件是被包含的，.dts文件才是最终的Device Trees；

3）.dts文件包含了板级信息；

4）including工作主要是将including file覆盖到included file上面；

5）inclusion使用DT操作符/include/，或者在某些少量的内核发布版中，由于DTS是使用了C preprocessor，因此推荐#include。



由这张图可见，如果included file中的某项，被including file文件定义了，则会使用后者的定义，也就是使用更上层更新的定义；如果没有被定义，则添加进入。

1）bindings是device tree里面可已包含的specific types and classes of devices。

2）compatible特征描述了节点编译的specific binding；

3）当为一个设备创建新的device tree时，应该创建a binding来描述设备的全部细节。

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问题四：在哪里可以找到Device Tree的文档呢？

1）所有可被内核识别的Device Tree bindings在文档Documentation/devicetree/bindings里面；

2）每个binding文档描述了哪些properties可以被接受，可以使用哪些值，哪些特征是必须的，哪些是可选的；

3）所有新的Device Tree bindings必须让代码维护者审核，提交到devicetree@vger.kernel.org上。这用来保证它们的正确性和一致性。

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问题五：Device Tree中的常见关键字含义是什么？

Device Tree organization: top-level nodes

在设备的最顶层节点上，一般可以发现如下这些：

cpus：描述了系统的CPU

memory：定义了RAM的地址和大小

chosen：定义了boot时被系统固件选择或定义的参数；可用来传递kernel command line；

aliases：定义了certain nodes的shotcuts；

一个或多个总线定义；

一个或多个板上设备定义；

下面是am33xx.dtsi中的定义：

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/ {
compatible = "ti,am33xx";
interrupt-parent = <&intc>;

aliases {
i2c0 = &i2c0;
i2c1 = &i2c1;
i2c2 = &i2c2;
serial0 = &uart0;
serial1 = &uart1;
serial2 = &uart2;
serial3 = &uart3;
serial4 = &uart4;
serial5 = &uart5;
d_can0 = &dcan0;
d_can1 = &dcan1;
usb0 = &usb0;
usb1 = &usb1;
phy0 = &usb0_phy;
phy1 = &usb1_phy;
ethernet0 = &cpsw_emac0;
ethernet1 = &cpsw_emac1;
};

cpus {
#address-cells =;
#size-cells =;
cpu@0 {
compatible = "arm,cortex-a8";
device_type = "cpu";
reg =;

/*
* To consider voltage drop between PMIC and SoC,
* tolerance value is reduced to 2% from 4% and
* voltage value is increased as a precaution.
*/
operating-points = <
/* kHz uV */
720000 1285000
600000 1225000
500000 1125000
275000 1125000
>;
voltage-tolerance =; /* 2 percentage */

clocks = <&dpll_mpu_ck>;
clock-names = "cpu";

clock-latency =; /* From omap-cpufreq driver */
};
};

pmu {
compatible = "arm,cortex-a8-pmu";
interrupts =;
};

/*
* The soc node represents the soc top level view. It is used for IPs
* that are not memory mapped in the MPU view or for the MPU itself.
*/
soc {
compatible = "ti,omap-infra";
mpu {
compatible = "ti,omap3-mpu";
ti,hwmods = "mpu";
};
};

/* ...... */

};

从上面的代码里面可以找出四个compatible，分别是：

top: compatible = "ti,am33xx";

cpu0: compatible = "arm,cortex-a8";

pmu: compatible = "arm,cortex-a8-pmu";

soc: compatible = "ti,omap-infra";

怎样使用compatible呢？

方法一是用来匹配DT_MACHINE结构体中的dt_compat域，方法二是使用of_machine_is_compatible函数。

在总线中，一般要定义compatile、#address-cells、#size-cells、ranges，比如：

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i2c0: i2c@44e0b000 {
compatible = "ti,omap4-i2c";
#address-cells =;
#size-cells =;
ti,hwmods = "i2c1";
reg =;
interrupts =;
status = "disabled";
};

&ldo3_reg是tps65217其中的一个输出。此描述表示tps65217的LDO3输出电平范围为1.8V～3.3V，并一直打开。

&sham 表示 SHA crypto Module!

&aes 表示 AES crypto Module!

（****找了半天也不知道这俩个东东到底是神马～？内存映射里面它们的地址也是reserved!）

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总结：

maria_am335x.dts的内容非常少，因为大部分的描述并没有放置在这里，而是在更底层；

如果在这个文件里加入从未有过的描述，则描述会被添加；

如果在这个文建立加入底层已有的描述，则描述会覆盖底层；

这样的策略保证了底层的通用代码基本不需要修改，all you have to do，就是更改和你的板子相关的两个文件xx.dts和xx-common.dts！

(文章转载自edn博客 作者：MariannaZhu )

http://forum.eepw.com.cn/thread/262788/1