一、设备树在系统中的体现
Linux 内核启动的时候会解析设备树中各个节点的信息,并且在根文件系统的 /proc/device/tree 目录下根据节点名字创建不同文件夹,如图所示:
上图就是目录/proc/device-tree 目录下的内容,/proc/device-tree 目录下是根节点“/”的所有属性和子节点。
1、根节点“/”各个属性
根节点属性属性表现为一个个的文件(图中细字体文件),如图中的“#address-cells”、“#size-cells”、“compatible”、“model”和“name”这 5 个文件,它们在设备树中就是根节点的 5 个属性。可以输入 cat 命令来查看 model 和 cat compatible 这两个文件的内容:
cat model
cat compatible
2、根节点“/”各子节点
图中各个文件夹(图中粗字体文件夹)就是根节点“/”的各个子节点,比如 “aliases”、“backlight”、“chosen”和“clocks”等等。
/proc/device-tree 目录就是设备树在根文件系统中的体现,同样是按照树形结构组织的,进入/proc/device-tree/soc 目录就可以看到 soc 节点的所有子节点:
和根节点“/”一样,上图中的所有文件分别为 soc 节点的属性文件和子节点文件夹。
二、特殊节点
在根节点“/”中有两个特殊的子节点:aliases 和 chosen
1、aliases 子节点
打开 imx6ull.dtsi 文件,aliases 节点内容如下所示:
aliases {
can0 = &flexcan1;
can1 = &flexcan2;
ethernet0 = &fec1;
ethernet1 = &fec2;
gpio0 = &gpio1;
gpio1 = &gpio2;
......
spi0 = &ecspi1;
spi1 = &ecspi2;
spi2 = &ecspi3;
spi3 = &ecspi4;
usbphy0 = &usbphy1;
usbphy1 = &usbphy2;
};
单词 aliases 的意思是“别名”,因此 aliases 节点的主要功能就是定义别名,定义别名的目的就是为了方便访问节点。不过一般会在节点命名的时加上label,然后通过 &label 来访问节点,这样也很方便,而且设备树里面大量的使用 &label 的形式来访问节点。
2、chosen 子节点
chosen 并不是一个真实的设备,chosen 节点主要是为了 uboot 向 Linux 内核传递数据,重点是 bootargs 参数。一般 .dts 文件中 chosen 节点通常为空或者内容很少,imx6ull-alientek-emmc.dts 中 chosen 节点内容如下所示:
chosen {
stdout-path = &uart1;
};
从示例代码中可以看出,chosen 节点仅仅设置了属性“stdout-path”,表示标准输
出使用 uart1。但是当我们进入到 /proc/device-tree/chosen 目录里面,会发现多了 bootargs 这个属性,如图所示:
输入 cat 命令查看 bootargs 这个文件的内容,结果如图所示:
从图可以看出,bootargs 这个文件的内容为“console=ttymxc0,115200……”,这个就是在 uboot 中设置的 bootargs 环境变量的值。
现在有两个疑点:
①、我们并没有在设备树中设置 chosen 节点的 bootargs 属性,那么图中 bootargs 这个属性是怎么产生的?
②、为何 bootargs 文件的内容和 uboot 中 bootargs 环境变量的值一样?它们之间有什么关系?
前面讲解 uboot 的时候说过,uboot 在启动 Linux 内核的时候会将 bootargs 的值传递给 Linux 内核,bootargs 会作为 Linux 内核的命令行参数,Linux 内核启动的时候会打印出命令行参数(也就是 uboot 传递进来的 bootargs 的值),如图所示:
既然 chosen 节点的 bootargs 属性不是我们在设备树里面设置的,那么只有一种可能,那就是 uboot 自己在 chosen 节点里面添加了 bootargs 属性!并且设置 bootargs 属性的值为 bootargs 环境变量的值。因为在启动 Linux 内核之前,只有 uboot 知道 bootargs 环境变量的值,并且 uboot 也知道.dtb 设备树文件在 DRAM 中的位置。
在 uboot 源码中全局搜索“chosen”这个字符串,在 common/fdt_support.c 文件中发现了“chosen”的身影,fdt_support.c 文件中有个 fdt_chosen 函数,此函数内容如下所示:
int fdt_chosen(void *fdt)
{
int nodeoffset;
int err;
char *str; /* used to set string properties */
err = fdt_check_header(fdt);
if (err < 0) {
printf("fdt_chosen: %s\n", fdt_strerror(err));
return err;
}
/* find or create "/chosen" node. */
nodeoffset = fdt_find_or_add_subnode(fdt, 0, "chosen");
if (nodeoffset < 0)
return nodeoffset;
str = getenv("bootargs");
if (str) {
err = fdt_setprop(fdt, nodeoffset, "bootargs", str,
strlen(str) + 1);
if (err < 0) {
printf("WARNING: could not set bootargs %s.\n",
fdt_strerror(err));
return err;
}
}
return fdt_fixup_stdout(fdt, nodeoffset);
}
第 14 行:调用函数 fdt_find_or_add_subnode 从设备树(.dtb)中找到 chosen 节点,如果没有找到的话就会自己创建一个 chosen 节点。
第 18 行:读取 uboot 中 bootargs 环境变量的内容。
第 20 行:调用函数 fdt_setprop 向 chosen 节点添加 bootargs 属性,并且 bootargs 属性值就是环境变量 bootargs 的内容。
整个流程是如图所示:
图中框起来的部分就是函数 do_bootm_linux 函数的执行流程,也就是说
do_bootm_linux 函数会通过一系列复杂的调用,最终通过 fdt_chosen 函数在 chosen 节点中加入了 bootargs 属性。而我们通过 bootz 命令启动 Linux 内核的时候会运行 do_bootm_linux 函数。
三、Linux 内核解析 DTB 文件
Linux 内核在启动的时候会解析 DTB 文件,然后在 /proc/device-tree 目录下生成相应的设备树节点文件。接下来我们简单分析一下 Linux 内核是如何解析 DTB 文件的,流程如图所示:
从图中可以看出,在 start_kernel 函数中完成了设备树节点解析的工作,最终实际工作的函数为 unflatten_dt_node。