如何进行Linux设备树传递及Kernel对设备树分析,针对这个问题,这篇文章详细介绍了相对应的分析和解答,希望可以帮助更多想解决这个问题的小伙伴找到更简单易行的方法。
Linux内核从3.x开始引入设备树的概念,用于实现驱动代码与设备信息相分离,设备树这个概念并不是一开始就具有的,它的出现是Linus Torvalds在2011年3月,对于kernel/arch/arm/plat-xxx和kernel/arch/arm/mach-xxx含有大量的描述板级细节的代码,针对这种现象提出了设备树(Device tree)的概念,下面为大家分享一下Linux设备树的传递具体方法
设备树的传递
当使用 bootm 加载 kernel 镜像时(bootz 是对 bootm 的一种封装以及功能扩展,实质一样)。U-Boot 跳转到 kernel 的入口函数是 boot_jump_linux
这个函数的 C 文件在 arch/arm/lib 下,说明设备树的传递的方式是与 SoC 架构相关的。不同的 SoC 在 bring-up 时,这个函数格外重要,这是 U-Boot 与 kernel 之间衔接、交互信息的一个关键 API。U-Boot 的这个函数执行结束后,将 CPU 的控制权完整的交给 kernel。
static void boot_jump_linux(bootm_headers_t *images, int flag){... debug("## Transferring control to Linux (at address %08lx)" \ "...\n", (ulong) kernel_entry); bootstage_mark(BOOTSTAGE_ID_RUN_OS); announce_and_cleanup(fake); if (IMAGE_ENABLE_OF_LIBFDT && images->ft_len) r2 = (unsigned long)images->ft_addr; else r2 = gd->bd->bi_boot_params;...}
r2 作为存放设备树地址的寄存器,其取值有两种方式,分别是例化 bootm_header_t 这个数据结构的 ft_addr,以及利用 U-Boot 的板级启动参数作为设备树的地址。
bootm_header_t 方式
数据结构 bootm_header_t 的定义如下,供各种内核的 SoC 使用,每家厂商根据自己 CPU 的特点对各个成员进行不同的例化。
typedef struct bootm_headers { ... char *ft_addr; ulong ft_len; ...} bootm_headers_t;
用 bootm_header_t 的方式,U-Boot 需支持设备树以及文件非空。
ft_len 以及 ft_addr 属于 bootm_header_t,在 U-Boot 解析镜像文件时,实例化这两个成员。函数调用栈如下:
do_bootz(struct cmd_tbl *cmdtp, int flag, int argc, char *const argv[])-bootz_start()--bootm_find_images(int flag, int argc, char *const argv[], ulong start,ulong size)---boot_get_fdt(flag, argc, argv, IH_ARCH_DEFAULT, &images,&images.ft_addr, &images.ft_len); u-boot-v2021.04/common/image-fdt.c
gd->bd->bi_boot_params 方式
这种属于比较古老的一种方式了,目前基本不会采用。bi_boot_params 是一个存放内核启动参数的地址,通常是在板级初始化中进行指定。
代码执行到此处,r2 是否为预期的值,一是可以通过打印的方式、再有使用调试工具连上去确认。
kernel 对设备树的解析
解析分两个阶段,第一阶段进行校验以及启动参数的再调整;第二阶段完成设备树的解压,也就是将设备树由 FDT 变成 EDT,创建 device_node。
第一阶段
kernel 启动日志中与设备树相关的第一条打印如下,也就是打印出当前硬件设备的模型名,”OF: fdt: Machine model: V2P-CA9″ 。
Booting Linux on physical CPU 0x0Linux version 5.4.124 (qemu@qemu) (gcc version 6.5.0 (Linaro GCC 6.5-2018.12)) #3 SMP Fri Jun 25 15:26:02 CST 2021CPU: ARMv7 Processor [410fc090] revision 0 (ARMv7), cr=10c5387dCPU: PIPT / VIPT nonaliasing data cache, VIPT nonaliasing instruction cacheOF: fdt: Machine model: V2P-CA9
这个模型名是在设备树文件的头部定义的,定义当前设备的总体名称。
// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0/dts-v1/;#include "vexpress-v2m.dtsi"/ { model = "V2P-CA9"; ... }
但这并不是 kernel 对设备树第一次进行处理的地方。在此之前已有其他的操作。函数调用栈如下:
setup_arch(char **cmdline_p) arch/arm/kernel/setup.c atags_vaddr = FDT_VIRT_BASE(__atags_pointer); setup_machine_fdt(void *dt_virt) arch/arm/kernel/devtree.c early_init_dt_verify() of_flat_dt_match_machine() drivers/of/fdt.c early_init_dt_scan_nodes(); __machine_arch_type = mdesc->nr;
第 2 行、__atags_pointer 是 dtb 在内存中的地址,这个地址在汇编阶段(若镜像为 zImage,那么在解压缩阶段就完成了)便获取到了。由于执行到 setup_arch 时 mmu 已经使能并且 4K 的段页表也已经完成了映射,而 U-Boot 传递给 kernel 的设备树 fdt 地址属于物理地址,因此需要将物理地址转换成虚拟地址。
head-common.S .align 2 .type __mmap_switched_data, %object__mmap_switched_data:#ifdef CONFIG_XIP_KERNEL#ifndef CONFIG_XIP_DEFLATED_DATA .long _sdata @ r0 .long __data_loc @ r1 .long _edata_loc @ r2#endif .long __bss_stop @ sp (temporary stack in .bss)#endif .long __bss_start @ r0 .long __bss_stop @ r1 .long init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp .long processor_id @ r0 .long __machine_arch_type @ r1 .long __atags_pointer @ r2
第一阶段对设备树的配置主要包括:
A 对 dtb 文件进行 crc32 校验,检测设备树文件是否合法 early_init_dt_verify()
B early_init_dt_scan_nodes() of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_chosen, boot_command_line); of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_root, NULL); of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_memory, NULL);C 更新__machine_arch_typeD 更新 chosen
上面这个 chosen 信息可以在 kernel 起来后再次查看做了哪些修改。
第二阶段
第二阶段单纯的是将设备树 ABI 文件进行解压缩,由 FDT 变成 EDT,生成相应的 device_node 结点。这个阶段的函数调用栈如下:
unflatten_device_tree(); *__unflatten_device_tree() size = unflatten_dt_nodes(blob, NULL, dad, NULL); unflatten_dt_nodes(blob, mem, dad, mynodes); unflatten_dt_nodes() populate_node()
device_nodes 结点如下:
device_node 创建完成后,kernel 创建 platform_device 时依据这个阶段完成的工作情况进行对应的设备注册,供驱动代码使用。
什么是Linux系统
Linux是一种免费使用和自由传播的类UNIX操作系统,是一个基于POSIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统,使用Linux能运行主要的Unix工具软件、应用程序和网络协议。
关于如何进行Linux设备树传递及Kernel对设备树分析问题的解答就分享到这里了,希望以上内容可以对大家有一定的帮助,如果你还有很多疑惑没有解开,可以关注编程网行业资讯频道了解更多相关知识。