第十三课--MicroWRT 内核树介绍

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本节教程主要介绍Linux 内核树的概念，在3.x的linux 系统中，为了是kernel 程序保持整洁，将许多和开发板相关的代码去掉了，然后引入了 内核树的概念。下面就让我们了解一下内核树，这里只是一个简单介绍，详细的资料在网上会找到很多。


Device Tree Source诞生

在过去的linux内核里，如：ARM Linux中，arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx中充斥着大量的垃圾代码， 相当多数的代码只是在描述板级细节，而这些板级细节对于内核来讲，不过是垃圾， 如板上的platform设备、resource、i2c_board_info、spi_board_info 以及各种硬件的platform_data。 Device Tree是一种描述硬件的数据结构，它起源于 OpenFirmware (OF)。在Linux 2.6中， ARM架构的板极硬件细节过多地被硬编码在arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx，采用Device Tree后， 许多硬件的细节可以直接透过它传递给Linux，而不再需要在kernel中进行大量的冗余编码。 Device Tree由一系列被命名的结点（node）和属性（property）组成，而结点本身可包含子结点。 所谓属性，其实就是成对出现的name和 value。在Device Tree中，可描述的信息包括（原先这些信息大多被hard code到kernel中）：

  • CPU的数量和类别
  • 内存基地址和大小
  • 总线和桥
  • 外设连接
  • 中断控制器和中断使用情况
  • GPIO控制器和GPIO使用情况
  • Clock控制器和Clock使用情况

它基本上就是画一棵电路板上CPU、总线、设备组成的树，Bootloader会将这棵树传递给内核，然后内核可以识别这棵树， 并根据它展开出Linux 内核中的platform_device、i2c_client、spi_device等设备，而这些设备用到的内存、IRQ等资源， 也被传递给了内核， 内核会将这些资源绑定给展开的相应的设备。

Device Tree组成和结构

.dts文件是一种ASCII 文本格式的Device Tree描述，此文本格式非常人性化，适合人类的阅读习惯。 基本上，在mips Linux，一个.dts文件对应一个mips的machine，一般放置在/target/linux/ramips/dts目录。 由于一个SoC可能对应多 个machine（一个SoC可以对应多个产品和电路板），势必这些.dts文件需包含许多共同的部分，Linux内核为了简化， 把SoC公用的部分或者 多个machine共同的部分一般提炼为.dtsi，类似于C语言的头文件。其他的machine对应的.dts就include这个.dtsi。 譬如， 对于MT762n而言，mt7620n.dtsi就被WRTNODE.dts，WRTNODE.dts所引用，WRTNODE.dts 有如下一行： 

 /include/ "mt7620n.dtsi"

当然，和C语言的头文件类似，.dtsi也可以include其他的.dtsi，譬如几乎所有的ARM SoC的.dtsi都引用了skeleton.dtsi。 .dts（或者其include的.dtsi）基本元素即为前文所述的结点和属性。 例如：m25p80的spi flash 

m25p80@0 {
              #address-cells = <1>; 
              #size-cells = <1>; 
              #compatible = "mx25l6405d"; 
              compatible = "w25q128"; 
              reg = <0 0>; 
              linux,modalias = "m25p80", "w25q128"; 
              spi-max-frequency = <10000000>; 
              partition@0 { 
                  label = "u-boot"; 
                  reg = <0x0 0x30000>; 
                  read-only; 
              }; 
              partition@30000 { 
                  label = "u-boot-env"; 
                  reg = <0x30000 0x10000>; 
                  read-only; 
              }; 
              factory: partition@40000 { 
                  label = "factory"; 
                  reg = <0x40000 0x10000>; 
                  read-only; 
              }; 
              partition@50000 { 
                  label = "firmware"; 
                  reg = <0x50000 0xfb0000>; 
              }; 
          };

m25p80@0 为结点， partition@0， factory: partition@40000 是他的子结点。 compatible 属性的组织形式为<manufacturer>,<model>，别名其实就是去掉compatible 属性中逗号前的manufacturer前缀。 关于这一点，可查看drivers/spi/spi.c的源代码，函数spi_match_device()暴露了更多的细节， 如果别名出现在设备spi_driver的id_table里面，或者别名与spi_driver的name字段相同，SPI设备和驱动都可以匹配上。

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