kernel 动态修改dtb方案

最新推荐文章于 2024-04-17 14:56:41 发布

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本文详细介绍了如何在Linux内核中动态修改设备树二进制文件（DTB），包括删除属性、删除节点、添加属性、添加节点、修改属性及修改节点的具体实现方法。此外，还探讨了在修改过程中涉及的一些关键技术细节。

DTB是在uboot进kernel时，被load到内存中，然后在linux中 start_kernel ->setup_arch->unflatten_device_tree 中，从内存中读取，展开成树型的数据结构，供内核驱动查找。一般来说，linux中，不会对dtb做什么改动。但如果有特殊需求，想统一几个类似产品的不同配置，修改一些驱动参数，而又不想动uboot的话（一般OTA升级可能不改动uboot），就会有需求在kernel中修改dtb，比如，按照uboot传的bootargs，在kernel中动态修改几个dtb节点信息，就会有这个需求。
如果要在kernel中修改dtb，那就必须在start_kernel中修改了，因为在start_kernel的最后，就需要init驱动了，必须在这之前完成。而在unflatten_device_tree前，dtb是二进制文件，修改难度较大，所以在unflatten_device_tree后，直接修改node节点会相对容易。
DTB的修改，无非就是添加节点，删除节点，或者修改节点中内容参数，添加/删除/修改property的函数，在linux中有现成的of_add_property/of_remove_property/of_update_property函数，但对节点的修改貌似没有，只能通过基本的节点操作处理。另外，如果伙伴系统还没初始化，malloc还不能用，所以涉及到内存分配需要early_init_dt_alloc_memory_arch，并且自己管理malloc的大小用下面就以如下这个简单的dts结构，针对这几个需求逐个分析一下：

这里写图片描述
1. 删除property，以删除power-led下yellow下面的default-state为例:

struct device_node *np
np = of_find_node_by_name(NULL, "power-led");
np = of_find_node_by_name(np, "yellow");
prop = of_find_property(np, "default-state", NULL);
of_remove_property(np, prop);

2. 删除node，以删除power-led下green这个node为例：

struct device_node *np, *np1， * np2
np =  of_find_node_by_name(NULL, "power-led");
np1 =  of_find_node_by_name(np, "blue");
np2 =  of_find_node_by_name(np, "yellow");
np1->sibling = np2;
np1->next = np2;
np1->allnext = np2;

注：关于device_node里各个指针的概念：
parent：父节点， blue/green/yellow的parent都是power-led
sibling：旁系，power-led的sibling是key，key的sibling是NULL。blue的sibling是green再接着是yellow和NULL
next：下一个的概念，power-led的next是blue接着是green和yellow，再接下来是NULL
allnext是一个总的包含所有device_node的链表，用来遍历所有node，所以这个总链表allnext的顺序是wireless-bluetooth接着power-led接着blue，green，yellow，接着key，power-key，接着NULL。

3. 添加property，以添加yellow下enable=true为例:

np =  of_find_node_by_name(NULL, "power-led");
np =  of_find_node_by_name(np, "yellow");
prop = create_new_property("enable", "true", sizeof("true"));
of_add_property(np, prop);

由于用到了early_init_dt_alloc_memory_arch相关的接口，所以贴一下所有这些接口，包含申请device-node和property的封装接口：

static void *unflatten_dt_alloc(void **mem, unsigned long size,
    unsigned long align)
{
    void *res;

    *mem = PTR_ALIGN(*mem, align);
    res = (void *)*mem;
    *mem += size;
    return res；
}

/*we ignore type and data here for basic use.*/
static struct device_node * __init create_new_node(const char* name,
        unsigned int phandle, const char* full_name, unsigned long _flags)
{
        struct device_node *new_node;
        void *mem;
        int malloc_size = 0;
        char* new_name;
        char* new_full_name;
        /*1. calc the whole malloc memory size*/
        malloc_size = strlen(name)+1;
        malloc_size += strlen(full_name)+1;
        malloc_size += sizeof(struct device_node);

        /*2 alloc the memory*/
                    mem = early_init_dt_alloc_memory_arch(malloc_size + 4, 4);
        memset(mem, 0, malloc_size + 4);
        new_node = unflatten_dt_alloc(&mem, sizeof(struct device_node),
                                        __alignof__(struct device_node));
        new_name = unflatten_dt_alloc(&mem, strlen(name)+1, 1);
        new_full_name = unflatten_dt_alloc(&mem, strlen(full_name)+1, 1);

        /* 3. fill the data*/
        of_node_init(new_node);
        strcpy(new_name, name);
        strcpy(new_full_name, full_name);
        new_node->name = new_name;
        new_node->full_name = new_full_name;
        new_node->phandle = phandle;
        new_node->_flags = _flags;

        return new_node;
}

static struct property * __init create_new_property(char* name, void *value, int value_len)
{
        struct property *new_prop;
        void *mem;
        int malloc_size = 0;
        /* 1. calc the whole malloc memory size */
        malloc_size = strlen(name)+1;
        malloc_size += value_len;
        malloc_size += sizeof(struct property);

        /* 2. alloc the memory*/
        mem = early_init_dt_alloc_memory_arch(malloc_size + 4, 4);
        memset(mem, 0, malloc_size + 4);
        new_prop = unflatten_dt_alloc(&mem, sizeof(struct property),
                                        __alignof__(struct property));
        new_prop->value = unflatten_dt_alloc(&mem, value_len, 1);
        new_prop->name = (char*)unflatten_dt_alloc(&mem, strlen(name)+1, 1);

        /* 3. fill the data*/
        memcpy(new_prop->value, value, value_len);
        new_prop->length = value_len;
        strcpy(new_prop->name, name);
        return new_prop;
}

4. 添加device_node，以在key后，添加一个如下wireless-modem的节点为例：

/*
    add node wireless-modem after key:
    wireless-modem {
    compatible = "modem-platdata";
    status = "okay";
    };
*/
    np = of_find_node_by_name(NULL, "key");
    new_node = create_new_node("wireless-modem", 0, "/wireless-modem", 0);
    new_node->parent = np->parent;
    new_node->child = NULL;
    new_node->sibling = np->sibling;
    np->sibling = new_node;
    new_node->next = NULL;
    new_node->allnext = np->allnext;
    np->allnext = new_node;

    /*set compatible = "modem-platdata"*/
    np = of_find_node_by_name(NULL, "wireless-modem");
    prop = create_new_property("compatible", "modem-platdata", sizeof("modem-platdata"))
    of_add_property(np, prop);

    /*set status = "okay"*/
    prop = create_new_property("status", "okay", sizeof("okay"));
    of_add_property(np, prop);

5. 修改property: 以将yellow下default-state=on 改为off为例：

np =  of_find_node_by_name(NULL, "power-led");
np =  of_find_node_by_name(np, "yellow");
prop = create_new_property("default-state", "off", sizeof("off"));
of_update_property(np, new_prop);

6.修改node，参见上面添加，删除node，这里就不再赘述。

另外，需要注意的一点，如果要修改的内容是一个引用结果，比如要将blue中”gpios = <&gpio1 GPIO_A2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;“，&gpio1改为&gpio2，这个就比较麻烦了，因为dts中，这些都是引用，&gpio1其实是一个“linux,phandle”的值，所有被引用的值，如果没有手动设定phandle，那么系统在编译dts->dtb的过程中，会从0，1，2。。。开始自动分配，由于dts引用顺序我们不知道，所以不会知道系统分配个gpio2的是一个什么引用值(虽然这个值在dts确定后，自动生成顺序有管联性，其实是个缺定值），要解决这个问题，那么我们最好事先在gpio1，gpio2。。等可能需要作为被修改值的结构里面，人工指定phandle值，如下，这里指定了phandle，那么，我们在修改或者添加property的时候，就可以直接指定我们手动指定的phandle值了：

gpio2: gpio2@11130000 {
        compatible = "stm32,gpio-bank";
        compatible = "stm32,gpio-bank";
        reg = <0x11130000 0x100>;
        interrupts = <GIC_SPI 53 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
        clocks = <&clk_gates9 10>;
        gpio-controller;
        interrupt-controller;
        linux,phandle = <0x00010004>; //手动设定phandle
        phandle = <0x00010004>; //手动设定phandle
};

/* gpios = <&gpio2 GPIO_A2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
                    gpio2 phandle: 0x00010004
*/
    gpio_data[0] = be32_to_cpu(0x00010004); //直接设定手动设定的phandle，注意大小端配置
    gpio_data[1] = be32_to_cpu(23); //GPIO_A2
    gpio_data[2] = be32_to_cpu(0); //GPIO_ACTIVE_HIGH
    prop = create_new_property("MODEM,reset_gpio", gpio_data, sizeof(gpio_data));
    of_add_property(np, prop);