Linux 设备树学习——基于i2c总线分析

最新推荐文章于 2025-04-07 09:00:00 发布

multimicro

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分类专栏：嵌入式Linux开发文章标签： linux 设备树

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/multimicro/article/details/103129546

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本文介绍了如何在Linux中使用设备树，包括u-boot和Linux内核支持设备树的设置，以及设备树在i2c总线上的应用。通过设备树，可以简化硬件设备的注册过程，只需修改设备树文件即可。文章还详细讲解了设备树匹配流程，以i2c为例，探讨了设备驱动节点的匹配和转换。

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博客说明

撰写日期	2019.11.18
完稿日期	2019.11.20
最近维护	暂无
本文作者	multimicro
联系方式	multimicro@qq.com
资料链接	本文无附件资料
GitHub	https://github.com/wifialan/drivers/tree/master/device_tree_i2c
原文链接	https://blog.youkuaiyun.com/multimicro/article/details/103129546

开发环境

环境说明	详细信息	备注信息
操作系统	Ubunut 18.04
开发板	JZ2440-V3
u-boot	uboot-2012.04.01
busybox	busybox-1.22.1
u-boot和busybox编译器	arm-linux-gcc (4.4.3）
Linux内核	linux-4.19-rc3
Linux内核编译器	arm-linux-gnueabi-gcc (4.9.4)

1. 如何使用设备树

设备树，顾名思义，是描述物理设备的文件，里面的节点包含特定设备下的硬件信息。使用设备树，需要做两方面工作：其一，开启u-boot支持设备树的功能；其二：使用支持设备树的内核版本。

1.1 u-boot支持设备树

在u-boot工程中，增添一行命令在板级配置文件中：
#define CONFIG_OF_LIBFDT
我用的是S3C2440，所以应该在include/configs/smdk2440.h中增添上述命令行，然后重新编译即可得到支持设备树的u-boot。
在u-boot启动过程中，在把控制权交给内核前，会对内存进行分区，那么因此，也需要让u-boot启动时，为设备树分配一定的内存空间，具体操作是：
继续修改include/configs/smdk2440.h文件，在里面这个位置增加图示代码：

在这里插入图片描述
重新编译，烧录，在u-boot命令行中输入mtdparts即可查看分区情况

在这里插入图片描述
这就在之前的u-boot基础上得到了一个支持设备树的u-boot，可以在对应的内存空间中烧写相应的文件。

1.2 Linux内核支持设备树

我使用的是韦东山提供的Linux内核以及补丁包，采用Linux-4.19.3-rc内核版本。

打补丁：
patch -p1<../linux-4.19-rc3_device_tree_for_jz2440.patch
编内核：
cp config_ok .config
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=/opt/FriendlyARM/toolschain/4.9.4/bin/arm-linux-gnueabi- menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=/opt/FriendlyARM/toolschain/4.9.4/bin/arm-linux-gnueabi- uImage -j8
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=/opt/FriendlyARM/toolschain/4.9.4/bin/arm-linux-gnueabi- dtbs -j8

执行完后，会在arch/arm/boot/文件夹下得到uImage，在arch/arm/boot/dts/文件夹下得到*.dtb

1.3 如何在开发板中使用设备树

为了减少学习时对开发板的FLASH擦写，这里一直使用tftp服务将内核和设备树文件的直接传递给内存中运行，而u-boot和文件系统busybox则固化在FLASH中，从Linux-3.4.2过渡过来的busybox可以直接使用，但需要提醒一下，之前的busybox是在第三分区，而增加设备树分区后的busybox被挪到了第四分区：
在这里插入图片描述
因此，在bootargs命令中，应该修改root挂载到/dev/mtdblock4分区下

set bootargs console=ttySAC0,115200 root=/dev/mtdblock4 rw init=/linuxrc

现在开始通过tftp服务加载内核和设备树，tftp服务器搭建参考:在Linux系统下通过TFTP或NFS烧写内核
在u-boot命令行中输入：

tftp 31000000 uImage; tftp 32000000 jz2440_irq.dtb; bootm 31000000 - 32000000

bootm 命令介绍，若ramdisk没有，则用"-"号替代
bootm + uImage地址 + ramdisk地址 + 设备树镜像地址

在这里插入图片描述
可以看到，设备树已经成功被uImage加载。

2. 设备树介绍

Linux uses DT data for three major purposes:
1) platform identification,
2) runtime configuration, and
3) device population.
我用设备树主要是方便其加载硬件设备信息，不需要在内核中增加比如spi_register_board_info这样的设备注册函数，通过重新编译内核来实现device的注册。现在在利用设备树时，若增加某个设备，那么只需要修改设备树中的相关信息，那么重新编译设备树让内核重新加载，即可便捷的注册某device。非设备树注册device可参考spi_device的注册过程: 2.2 spi_device注册
在根文件系统中查看设备树(有助于调试)
a. /sys/firmware/fdt // 原始dtb文件
hexdump -C /sys/firmware/fdt//查看dtb文件内容
b. /sys/firmware/devicetree // 以目录结构程现的dtb文件, 根节点对应base目录, 每一个节点对应一个目录, 每一个属性对应一个文件
c. /sys/devices/platform // 系统中所有的platform_device, 有来自设备树的, 也有来有.c文件中注册的
对于来自设备树的platform_device, 可以进入 /sys/devices/platform/<设备名>/of_node 查看它的设备树属性
d. /proc/device-tree是链接文件, 指向 /sys/firmware/devicetree/base