Linux设备管理（设备树）

DTS即Device Tree Source，是一个文本形式的文件，用于描述硬件信息，包括CPU的数量和类别、内存基地址和大小、中断控制器、总线和桥、外设、时钟和GPIO控制器等。

linux中的一个dts文件对应一个machine， 不同的machine可能使用相同的SOC，只是对外设的使用不同，这些不同的dts文件势必包含很多相同的内容，为了简化，可以把公用的部分提炼为dtsi文件。

e9v3-sabresd.dts包含dtsi的结构如下：

 

列出各个文件中的节点，如下图所示，是不是有点像有很多分支的树？

设备与驱动的匹配
linux内核启动以后，先解析并注册dts中的设备，然后再注册驱动，比较驱动中的compatible 属性和设备中的compatible 属性，或者比较两者的name属性，如果一致则匹配成功。
1、解析dtb
在start_kernel() --> setup_arch(0 --> unflatten_device_tree() --> __unflatten_device_tree()函数中扫描dtb，并转换成节点是device_node的树状结构。
注：代码基于linux4.1.15内核(下同)

static void __unflatten_device_tree()
{
    ...
	/* First pass, scan for size */
	start = 0;
	size = (unsigned long)unflatten_dt_node(blob, NULL, &start, NULL, NULL, 0, true);
	size = ALIGN(size, 4);
    ...
	/* Second pass, do actual unflattening */
	start = 0;
	unflatten_dt_node(blob, mem, &start, NULL, mynodes, 0, false);
   ...
}

2. 注册dts设备

imx6q_init_machine() --> of_platform_populate()。
在of_platform_populate()中循环扫描根节点下的各节点：

int of_platform_populate()
{
    ...
	for_each_child_of_node(root, child) {
		rc = of_platform_bus_create(child, matches, lookup, parent, true);
     }
     ...
}

static int of_platform_bus_create()
{
    ...
	/* Make sure it has a compatible property */
	if (strict && (!of_get_property(bus, "compatible", NULL))) {
		pr_debug("%s() - skipping %s, no compatible prop\n",
			 __func__, bus->full_name);
		return 0;
	}

	auxdata = of_dev_lookup(lookup, bus);
	if (auxdata) {
		bus_id = auxdata->name;
		platform_data = auxdata->platform_data;
	}
    ...
	dev = of_platform_device_create_pdata(bus, bus_id, platform_data, parent);
	if (!dev || !of_match_node(matches, bus))
		return 0;
    如果节点有子节点，则递归调用of_platform_bus_create()扫描节点的子节点：
	for_each_child_of_node(bus, child) {
		pr_debug("   create child: %s\n", child->full_name);
		rc = of_platform_bus_create(child, matches, lookup, &dev->dev, strict);
		if (rc) {
			of_node_put(child);
			break;
		}
	}
	of_node_set_flag(bus, OF_POPULATED_BUS);
	return rc;
}

最终调用of_platform_device_create_pdata() —> of_device_add() 注册设备并添加到对应的链表中。

3、注册驱动
Linux注册驱动的函数为driver_register()，或者其包装函数如platform_driver_register()，而driver_register()或者其包装函数一般在驱动的初始化函数xxx_init()中调用。
驱动初始化函数xxx_init()被调用的路劲为：
start_kernel() --> rest_init() --> Kernel_init() --> kernel_init_freeable() --> do_basic_setup() --> do_initcalls:

简而言之，在start_kernel()中调用driver_register()注册驱动程序。 

4、匹配设备
追踪driver_register()函数，driver_register() --> bus_add_driver() --> driver_attach() --> __driver_attach:

static int __driver_attach(struct device *dev, void *data)
{
	struct device_driver *drv = data;
	if (!driver_match_device(drv, dev))
		return 0;

	if (dev->parent)	/* Needed for USB */
		device_lock(dev->parent);
	device_lock(dev);
	if (!dev->driver)
		driver_probe_device(drv, dev);
	device_unlock(dev);
	if (dev->parent)
		device_unlock(dev->parent);
	return 0;
}

driver_match_device()中寻找匹配的设备，如果匹配成功则执行驱动的probe函数。
driver_match_device()最终会调用平台的匹配函数platform_match():  

static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
	struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
	struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);

	/* When driver_override is set, only bind to the matching driver */
	if (pdev->driver_override)
		return !strcmp(pdev->driver_override, drv->name);

	/* Attempt an OF style match first */
	if (of_driver_match_device(dev, drv))
		return 1;

	/* Then try ACPI style match */
	if (acpi_driver_match_device(dev, drv))
		return 1;

	/* Then try to match against the id table */
	if (pdrv->id_table)
		return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;

	/* fall-back to driver name match */
	return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);
}

从代码中可以看出， platform_match()会采用多种方法进行匹配：

of_driver_match_device将根据驱动程序of_match_table中的compatible属性，与设备中的compatible属性进行比对。
其次调用acpi_driver_match_device()进行匹配。
如果前2种方法都没有匹配的，最后比对设备和驱动的name字符串是否一致。
以GPIO-key为例，设备和驱动匹配示意图如下：

 

【转自Linux 设备树详解_ethercat_i7的博客-优快云博客_linux设备树】