tiny4412学习(四)之移植linux-设备树（1）设备树基础知识及GPIO中断

• 硬件平台：tiny4412
• 系统：linux-4.4
• 文件系统：busybox-1.25
• 编译器： arm-none-linux-gnueabi-gcc（gcc version 4.8.3 20140320）
• uboot：友善自带uboot.

一、DTS引入

1.什么是DTS？为什么要引入DTS？

DTS即Device Tree Source设备树源码,DeviceTree是一种描述硬件的数据结构，它起源于OpenFirmware (OF)。

在Linux2.6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，比如板上的platform设备、resource、i2c_board_info、spi_board_info以及各种硬件的platform_data，这些板级细节代码对内核来讲只不过是垃圾代码。而采用DeviceTree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。   

2.ARM平台的相关code做出如下相关规范调整

•ARM的核心代码仍然保存在arch/arm目录下

•ARM SoC corearchitecture code保存在arch/arm目录下

•ARMSOC的周边外设模块的驱动保存在drivers目录下

•ARMSOC的特定代码在arch/arm/mach-xxx目录下

•ARM SOCboard specific的代码被移除，由DeviceTree机制来负责传递硬件拓扑和硬件资源信息。

本质上，Device Tree改变了原来用hardcode方式将HW配置信息嵌入到内核代码的方法，改用bootloader传递一个DB的形式。

3.DTS的加载过程

如果要使用DeviceTree，首先用户要了解自己的硬件配置和系统运行参数，并把这些信息组织成DeviceTree source file。通过DTC（DeviceTree Compiler），可以将这些适合人类阅读的DeviceTree source file变成适合机器处理的DeviceTree binary file（DTB，devicetree blob）。在系统启动的时候，bootprogram（例如：firmware、bootloader）可以将保存在flash中的DTB copy到内存（当然也可以通过其他方式，例如可以通过bootloader的交互式命令加载DTB），并把DTB的起始地址传递给OSkernel。对于计算机系统（computersystem），一般是firmware->bootloader->OS，对于嵌入式系统，一般是bootloader->OS。

4.DTS的描述信息

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DeviceTree中，可描述的信息包括（原先这些信息大多被hardcode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。

一个.dts文件对应一个ARM的machine，一般放置在内核的arch/arm/boot/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。所有的ARMSoC的.dtsi都引用了skeleton.dtsi，即#include"skeleton.dtsi“或者 /include/ "skeleton.dtsi"

5.变化

platform之前：

现在：

二、设备树文件

1、修改设备树文件支持GPIO按键中断

（/work/linux-4.4.0/linux-4.4/arch/arm/boot/dts/exynos4412-tiny4412.dts）

    interrupt_demo: interrupt_demo {            compatible         = "tiny4412,interrupt_demo";            tiny4412,int_gpio1 = <&gpx3 2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;            tiny4412,int_gpio2 = <&gpx3 3 GPIO_ACTIVE_HIGH>;            tiny4412,int_gpio3 = <&gpx3 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;            tiny4412,int_gpio4 = <&gpx3 5 GPIO_ACTIVE_HIGH>;    };

2、完整的设备树文件：

Device Tree有自己的独立的语法，它的源文件为.dts，编译后得到.dtb，Bootloader在引导Linux内核的时候会将.dtb地址告知内核。之后内核会展开Device Tree并创建和注册相关的设备，因此arch/arm/mach-xxx和arch/arm/plat-xxx中大量的用于注册platform、I2C、SPI板级信息的代码被删除，而驱动也以新的方式和.dts中定义的设备结点进行匹配。

/* * FriendlyARM's Exynos4412 based TINY4412 board device tree source * * Copyright (c) 2013 Alex Ling <[e-mail]> * * Device tree source file for FriendlyARM's TINY4412 board which is based on * Samsung's Exynos4412 SoC. * * This program is free software; you can redistribute it and/or modify * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as * published by the Free Software Foundation.*//dts-v1/;#include "exynos4412.dtsi"#include <dt-bindings/gpio/gpio.h>/ {  //root结点"/"model = "FriendlyARM TINY4412 board based on Exynos4412";//root结点"/"的属性compatible，组织形式为：<manufacturer>,<model>//Linux内核透过root结点"/"的compatible 属性即可判断它启动的是什么machine//compatible 属性是一个字符串的列表，列表中的第一个字符串表征了结点代表的确切设备，//形式为"<manufacturer>,<model>"，其后的字符串表征可兼容的其他设备。//可以说前面的是特指，后面的则涵盖更广的范围。compatible = "friendlyarm,tiny4412", "samsung,exynos4412", "samsung,exynos4";  //以下开始为子节点//子结点的命名，它们遵循的组织形式为：<name>[@<unit-address>]，//<>中的内容是必选项，[]中的则为可选项。name是一个ASCII字符串，用于描述结点对应的设备类型，如memory；//多个相同类型设备结点的name可以一样，只要unit-address不同即可//chosen节点并不代表一个真正的设备，而是用来在Firmware与操作系统间传递数据，如启动参数。chosen {                         //子结点"chosen"stdout-path = &serial_0;bootargs = "root=/dev/ram0 rw rootfstype=ext4 console=ttySAC0,115200 init=/linuxrc earlyprintk";};memory {                         //子结点"memory"reg = <0x40000000 0x40000000>;};leds {                           //子结点"leds"compatible = "gpio-leds";led1 {                         //子子结点"led1"label = "led1";gpios = <&gpm4 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;default-state = "off";linux,default-trigger = "heartbeat";};led2 {label = "led2";gpios = <&gpm4 1 GPIO_ACTIVE_LOW>;default-state = "off";};led3 {label = "led3";gpios = <&gpm4 2 GPIO_ACTIVE_LOW>;default-state = "off";};led4 {label = "led4";gpios = <&gpm4 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;default-state = "off";linux,default-trigger = "mmc0";};};fixed-rate-clocks {xxti {compatible = "samsung,clock-xxti";clock-frequency = <0>;};xusbxti {compatible = "samsung,clock-xusbxti";clock-frequency = <24000000>;};};interrupt_demo: interrupt_demo {     compatible         = "tiny4412,interrupt_demo";     tiny4412,int_gpio1 = <&gpx3 2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;     tiny4412,int_gpio2 = <&gpx3 3 GPIO_ACTIVE_HIGH>;     tiny4412,int_gpio3 = <&gpx3 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;     tiny4412,int_gpio4 = <&gpx3 5 GPIO_ACTIVE_HIGH>;    };};&rtc {status = "okay";};&sdhci_2 {bus-width = <4>;pinctrl-0 = <&sd2_clk &sd2_cmd &sd2_cd &sd2_bus4>;pinctrl-names = "default";#status = "okay";status = "disabled";};&serial_0 {status = "okay";};&serial_1 {status = "okay";};&serial_2 {status = "okay";};&serial_3 {status = "okay";};

三、设备树驱动

设备树引来的驱动变化

#include <linux/init.h>#include <linux/module.h>#include <linux/platform_device.h>#include <linux/gpio.h>#include <linux/of.h>#include <linux/of_gpio.h>#include <linux/interrupt.h>typedef struct {    int gpio;    int irq;    char name[20];}int_demo_data_t;static irqreturn_t int_demo_isr(int irq, void *dev_id){    int_demo_data_t *data = dev_id;    printk("%s enter, %s: gpio:%d, irq: %d\n", __func__, data->name, data->gpio, data->irq);    return IRQ_HANDLED;}static int int_demo_probe(struct platform_device *pdev) {    struct device *dev = &pdev->dev;    int irq_gpio = -1;    int irq = -1;    int ret = 0;    int i = 0;    int_demo_data_t *data = NULL;    printk("%s enter.\n", __func__);    if (!dev->of_node) {        dev_err(dev, "no platform data.\n");        goto err1;    }    data = devm_kmalloc(dev, sizeof(*data)*4, GFP_KERNEL);    if (!data) {        dev_err(dev, "no memory.\n");        goto err0;    }#if 1    for (i = 3; i >= 0; i--) {        sprintf(data[i].name, "tiny4412,int_gpio%d", i+1);#else    for (i = 0; i < 4; i++) {#endif        irq_gpio = of_get_named_gpio(dev->of_node, data[i].name, 0);//通过名字获取gpio        if (irq_gpio < 0) {            dev_err(dev, "Looking up %s property in node %s failed %d\n",                data[i].name, dev->of_node->full_name, irq_gpio);            goto err1;        }        data[i].gpio = irq_gpio;        irq = gpio_to_irq(irq_gpio);    //将gpio转换成对应的中断号        if (irq < 0) {            dev_err(dev,                "Unable to get irq number for GPIO %d, error %d\n",                irq_gpio, irq);            goto err1;        }        data[i].irq = irq;        printk("%s: gpio: %d ---> irq (%d)\n", __func__, irq_gpio, irq);    //注册中断        ret = devm_request_any_context_irq(dev, irq, int_demo_isr, IRQF_TRIGGER_FALLING, data[i].name, data+i);        if (ret < 0) {            dev_err(dev, "Unable to claim irq %d; error %d\n",                irq, ret);            goto err1;        }    }    return 0;err1:    devm_kfree(dev, data);err0:    return -EINVAL;}static int int_demo_remove(struct platform_device *pdev) {    printk("%s enter.\n", __func__);    return 0;}static const struct of_device_id int_demo_dt_ids[] = {    { .compatible = "tiny4412,interrupt_demo", },    {},};MODULE_DEVICE_TABLE(of, int_demo_dt_ids);static struct platform_driver int_demo_driver = {    .driver        = {        .name      = "interrupt_demo",        .of_match_table    = of_match_ptr(int_demo_dt_ids),    },    .probe         = int_demo_probe,    .remove        = int_demo_remove,};static int __init int_demo_init(void){    int ret;    ret = platform_driver_register(&int_demo_driver);    if (ret)        printk(KERN_ERR "int demo: probe failed: %d\n", ret);    return ret;}module_init(int_demo_init);static void __exit int_demo_exit(void){    platform_driver_unregister(&int_demo_driver);}module_exit(int_demo_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

编译驱动

KERN_DIR = /work/system/linux-3.4.2all:make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean:make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules cleanrm -rf modules.orderobj-m+= mykey.o

采用了platform平台设备驱动的方式

platform_driver_register(&int_demo_driver);-->

.of_match_table    = of_match_ptr(int_demo_dt_ids),-->

.probe         = int_demo_probe,-->

of_get_named_gpio(dev->of_node, data[i].name, 0):将dev->of_node节点上的data[i].name的值取下。-->

irq = gpio_to_irq(irq_gpio);    //将gpio转换成对应的中断号-->

ret = devm_request_any_context_irq(dev, irq, int_demo_isr, IRQF_TRIGGER_FALLING, data[i].name, data+i);

//注册中断-->

中断发生-->

执行中断处理函数int_demo_isr-->

等待中断发生。

四、下载测试

#u-boot：

setenv bootargs  'root=/dev/nfs  rw  nfsroot=192.168.1.123:/work/nfs/rootfs_for_tiny4412/rootfs ethmac=1C:6F:65:34:51:7E  ip=192.168.1.125:192.168.1.123:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off console=ttySAC0,115200  init=/linuxrc'

#u-boot：save

#u-boot：dnw 0x40600000

dnw arch/arm/boot/uImage

#u-boot：dnw 0x42000000

dnw  arch/arm/boot/dts/exynos4412-tiny4412.dtb

bootm 0x40600000 - 0x42000000

内核：
git clone https://github.com/fengyuwuzu0519/linux4_forTiny4412.git
文件系统：
git clone https://github.com/fengyuwuzu0519/rootfs_forTiny4412
文件系统git下了少东西，则创建如下：
（mkdir dev  proc  sys  tmp  var    mknod  dev/console  c  5  1）
uboot：
git clone https://github.com/fengyuwuzu0519/u-boot_forTiny4412
make distclean
make tiny4412_config
make