概述
在上一篇文章《浅谈linux - 描述硬件的文件设备树》已经详细介绍过设备树（device tree）的相关内容和使用方法，我们知道设备树主要用来解决kernel中的大量冗余硬编码的问题，实现内核和硬件的分离。
本文主要向读者展示设备树在实际项目中的应用，让读者充分掌握设备树在实际中的使用方法。
接口
查找设备节点
/** * @根据节点路径查找节点 * @path: 节点的全路径，从根节点‘/’开始 * @成功返回找到的节点，失败返回 NULL */ static inline struct device_node *of_find_node_by_path(const char *path);获取节点指定属性信息
/** * @获取节点指定属性值，值只有一个元素（非数组），且数据类型为u32时使用 * @np: 节点 propname：属性名，如：compatible、reg等 out_value/out_string：保存值 * @成功返回0，-EINVAL 表示属性不存在， -ENODATA 表示没有要读取的数据， -EOVERFLOW 表示属性值列表太小 */ static inline int of_property_read_u32(const struct device_node *np, const char *propname, u32 *out_value); /** * @当节点属性有多个元素（数组）时，获取节点指定属性值，u32类型数据读取 * @np: 节点 propname：属性名，如：compatible、reg等 out_value：保存值 sz:数组元素个数 * @成功返回0，-EINVAL 表示属性不存在， -ENODATA 表示没有要读取的数据， -EOVERFLOW 表示属性值列表太小 */ extern int of_property_read_u32_array(const struct device_node *np, const char *propname, u32 *out_values, size_t sz);直接内存地址映射，将节点reg信息中的内存地址直接映射到虚拟地址
/** * 直接内存映射，位置：linux/of_address.h * @node：节点 index：reg属性中要完成内存映射的段，如果reg属性只有一段的话index就设置为0 * @映射完成后的地址 **/ void __iomem *of_iomap(struct device_node *node, int index);物理地址到虚拟地址的映射与解除映射
/* ioremap用于物理地址到虚拟地址的映射，iounmap用于解除映射 */ extern void __iomem *__ioremap(phys_addr_t phys_addr, size_t size, pgprot_t prot); extern void __iounmap(volatile void __iomem *addr); #define ioremap(addr, size) __ioremap((addr), (size), __pgprot(PROT_DEVICE_nGnRE)) #define iounmap __iounmap注意：寄存器地址映射包含两种方法。
a. 调用of_iomap完成reg中的寄存器地址直接映射。
b. 先获取reg信息，再调用ioremap完成地址映射。
/* 设备树中寄存器地址映射方法1 */ unsigned int tmp_reg[REG_NUM * 2]; /* 查找reg属性，对应为寄存器地址信息 */ if (of_property_read_u32_array(np, "reg", tmp_reg, REG_NUM*2) == 0) return; /* 地址映射 */ for (i=0; i<REG_NUM; i++) reg_buf[i] = ioremap(tmp_reg[2*i], tmp_reg[2*i+1]); /* 设备树中寄存器地址映射方法2 */ /* 查找寄存器地址并映射 */ for (i=0; i<REG_NUM; i++) reg_buf[i] = of_iomap(np, i);
示例
★示例将LED设备硬件信息编译到设备树，通过bootloder传递给内核，驱动通过内核提供的相关接口获取硬件资源，并完成LED相关操作。
★示例采用正点原子的阿尔法开发板进行验证，关于硬件寄存器等操作在之前的文章《浅谈linux - 地址映射ioremap》已经详细介绍过，不清楚的读者可以前往查看。
★包含驱动头文件devtree.h和源文件devtree.c、设备树源文件atomic.dts（只截取了测试部分的设备树内容）、应用测试程序main.c以及编译规则文件Makefile（均已验证通过）。
devtree.h
/** * @Filename : devtree.h * @Revision : $Revision: 1.00 $ * @Author : Feng(更多编程相关的知识和源码见微信公众号：不只会拍照的程序猿，欢迎订阅) * @Description : 设备树驱动示例 **/ #ifndef __DEVTREE_H__ #define __DEVTREE_H__ #include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/platform_device.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/miscdevice.h> #include <linux/uaccess.h> #include <linux/io.h> //ioremap/iounmap #include "chrdev.h" #include <linux/device.h> #include <linux/of.h> #include <linux/of_address.h> #include <linux/of_gpio.h> #define LED_ON 0x100001 #define LED_OFF 0x100002 /* 寄存器数组偏移 */ #define REG_NUM 5 #define CCM_CCGR1_BASE 0 #define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE 1 #define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE 2 #define GPIO1_DR_BASE 3 #define GPIO1_GDIR_BASE 4 /* 驱动类定义 */ struct class_led { struct class_chrdev *chrdev; /* 字符设备对象 */ void __iomem *reg[REG_NUM]; /* 保存映射后的寄存器信息 */ struct device_node *np; /* 设备树中的节点 */ unsigned int pin; /* 引脚信息 */ unsigned int reg_buf[REG_NUM*2]; /* 保存reg信息 */ }; #endif
devtree.c
/** * @Filename : devtree.c * @Revision : $Revision: 1.00 $ * @Author : Feng(更多编程相关的知识和源码见微信公众号：不只会拍照的程序猿，欢迎订阅) * @Description : 设备树驱动示例 **/ #include "devtree.h" struct class_led fengled; /** * @LED控制 * @cmd: LED_ON打开LED，else关闭LED */ static long led_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long buf); static struct file_operations led_fops = { .unlocked_ioctl = led_ioctl }; /** * @打开LED * @addr: 寄存器地址 pin：引脚号 */ static void _led_on(void __iomem * addr, int pin) { unsigned int val = readl(addr); val &= ~(1 << pin); writel(val, addr); printk("led on...\n"); } /** * @关闭LED * @addr: 寄存器地址 pin：引脚号 */ static void _led_off(void __iomem * addr, int pin) { unsigned int val = readl(addr); val |= (1 << pin); writel(val, addr); printk("led off...\n"); } /** * @初始化LED相关寄存器 * @addr: 寄存器地址（虚拟地址） pin：引脚号 */ static void _led_init(void __iomem *reg[], int pin) { unsigned int val; /* 使能 GPIO1 时钟 */ val = readl(reg[CCM_CCGR1_BASE]); val &= ~(3 << 26); val |= (3 << 26); writel(val, reg[CCM_CCGR1_BASE]); /* 设置 GPIO1_IO03 的复用功能，将其复用为GPIO1_IO03，最后设置 IO 属性。*/ writel(5, reg[SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE]); /* 寄存器 SW_PAD_GPIO1_IO03 设置 IO 属性 */ writel(0x10B0, reg[SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE]); /* 设置 GPIO1_IO03 为输出功能 */ val = readl(reg[GPIO1_GDIR_BASE]); val &= ~(1 << pin); val |= (1 << pin); writel(val, reg[GPIO1_GDIR_BASE]); /* 默认关闭 LED */ val = readl(reg[GPIO1_DR_BASE]); val |= (1 << pin); writel(val, reg[GPIO1_DR_BASE]); } /** * @查找设备树，获取设备硬件信息 * @np: 设备节点 reg_buf：保存映射后的寄存器信息 pin：保存引脚信息 * @成功返回0，失败返回-1 */ static int _led_dts_info_get(struct device_node *np, void __iomem *reg_buf[], unsigned int *pin) { int i; /* 从根目录开始查找指定的设备节点 */ if ((np = of_find_node_by_path("/feng_alpha_led@020C406C")) == NULL) { printk("feng_alpha_led@020C406C node not found...\n"); return -1; } else { printk("feng_alpha_led@020C406C node found...\n"); } #if 0 unsigned int tmp_reg[REG_NUM * 2]; /* 查找reg属性，对应为寄存器地址信息 */ if (of_property_read_u32_array(np, "reg", tmp_reg, REG_NUM*2) == 0) { printk("reg:"); for (i=0; i<REG_NUM*2; i++) printk("0x%x ", tmp_reg[i]); printk("\n"); } else { printk("reg not found...\n"); } /* 地址映射 */ for (i=0; i<REG_NUM; i++) reg_buf[i] = ioremap(tmp_reg[2*i], tmp_reg[2*i+1]); #else /* 查找寄存器地址并映射 */ for (i=0; i<REG_NUM; i++) reg_buf[i] = of_iomap(np, i); #endif /* 查找pin属性，对应为引脚信息 */ if (of_property_read_u32(np, "pin", pin) == 0) printk("pin[%d] is found...\n", *pin); else printk("pin is not found...\n"); return 0; } /** * @LED控制 * @cmd: LED_ON打开LED，else关闭LED */ static long led_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long buf) { if (cmd == LED_ON) _led_on(fengled.reg[GPIO1_DR_BASE], fengled.pin); else _led_off(fengled.reg[GPIO1_DR_BASE], fengled.pin); return 0; } /** * @模块入口函数 */ static int __init led_drv_init(void) { /* 查找设备树，获取硬件信息，完成内存地址映射 */ if (_led_dts_info_get(fengled.np, fengled.reg, &fengled.pin) == -1) { printk("not found hardware message...\n"); return -1; } _led_init(fengled.reg, fengled.pin); /* 初始化LED */ /* 注册设备 */ if ((fengled.chrdev = chrdev_create("cls_dtled", "chr_dtled", "feng_dtled", &led_fops)) == NULL) { printk("create char device error...\n"); return -1; } return 0; } /** * @模块出口函数 */ static void __exit led_drv_exit(void) { int i; /* 解除内存地址映射 */ for (i=0; i<REG_NUM; i++) iounmap(fengled.reg[i]); /* 释放设备 */ chrdev_destroy(fengled.chrdev); printk("platform drv remove...\n"); } module_init(led_drv_init); module_exit(led_drv_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); /* 调用modinfo xx(模块名)查看 */ MODULE_AUTHOR("feng"); /* 模块的作者 */ MODULE_VERSION ("1.00"); /* 模块版本号 */ /* MODULE_DESCRIPTION("xxxxx"); 模块描述 */ /* MODULE_ALIAS("xxx"); 模块别名 */
atomic.dts
feng_alpha_led@020C406C { #address-cells = <1>; #size-cells = <1>; compatible = "atkalpha-led"; reg = < 0X020C406C 0X04 /* CCM_CCGR1_BASE */ 0X020E0068 0X04 /* SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE */ 0X020E02F4 0X04 /* SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */ 0X0209C000 0X04 /* GPIO1_DR_BASE */ 0X0209C004 0X04 /* GPIO1_GDIR_BASE */ >; pin = <3>; };
main.c
/** * @Filename : main.c * @Revision : $Revision: 1.00 $ * @Author : Feng(更多编程相关的知识和源码见微信公众号：不只会拍照的程序猿，欢迎订阅) * @Description : led设备应用示例 **/ /*调试宏*/ #define DEBUG #ifdef DEBUG #define pr_debug(fmt, ...) printf(fmt, ##__VA_ARGS__) #else #define pr_debug(fmt, ...) #endif /*头文件*/ #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/ioctl.h> #include <fcntl.h> #include <string.h> #define LED_ON 0x100001 #define LED_OFF 0x100002 #define LED_DEV_FILE "/dev/feng_dtled" /** * @主函数 * @用户输入/home/app/main on 1 打开LED **/ int main(int argc, char *argv[]) { int fd; int num = 1; if (argc != 3) { pr_debug("Usage: %s <on|off> <1|2|3|4>\n", argv[0]); return -1; } if ((fd = open(LED_DEV_FILE, O_RDWR)) < 0) { pr_debug("file open failed...\n"); return -1; } num = strtoul(argv[2], NULL, 0); if (!strcmp(argv[1], "on")) ioctl(fd, LED_ON, &num); else if (!strcmp(argv[1], "off")) ioctl(fd, LED_OFF, &num); else pr_debug("input commend wrong...\n"); close(fd); return 0; }
Makefile
#根文件所在目录 ROOTFS_DIR = /home/feng/atomic/rootfs #交叉编译工具链 CROSS_COMPILE = arm-linux-gnueabihf- CC = $(CROSS_COMPILE)gcc #目标文件名 TAR_NAME = devtree #应用程序名字 APP_NAME = led #驱动目录路径 DRV_DIR = $(ROOTFS_DIR)/home/drv DRV_DIR_LIB = $(ROOTFS_DIR)/lib/modules/4.1.15 #动态库目录路径 LIB_DIR = $(ROOTFS_DIR)/home/lib #应用程序目录路径 APP_DIR = $(ROOTFS_DIR)/home/app #KERNELRELEASE由内核makefile赋值 ifeq ($(KERNELRELEASE), ) #内核路径 KERNEL_DIR =/home/feng/atomic/resource/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga #当前文件路径 CURR_DIR = $(shell pwd) all: #编译模块 make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURR_DIR) modules #编译应用程序 -$(CC) -o $(APP_NAME) main.c clean: #清除模块文件 make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURR_DIR) clean #清除应用文件 -rm $(APP_NAME) install: #拷贝模块文件 #cp -raf $(TAR_KEY_NAME)_drv.ko $(TAR_KEY_NAME)_dev.ko $(DRV_DIR) #cp -raf keyin.ko wq.ko timer.ko $(DRV_DIR_LIB) cp -raf *.ko $(DRV_DIR_LIB) #拷贝应用文件 -cp -raf $(APP_NAME) $(APP_DIR) else #指定编译什么文件 obj-m += $(TAR_NAME).o chrdev.o #obj-m += $(TAR_NAME).o endif
结论
1、进入内核目录，执行make dtbs命令编译设备树；然后执行./cp_kernel.sh命令，拷贝设备树文件到tftp目录。
feng:linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga$ make dtbs CHK include/config/kernel.release CHK include/generated/uapi/linux/version.h CHK include/generated/utsrelease.h make[1]: “include/generated/mach-types.h”已是最新。 CHK include/generated/bounds.h CHK include/generated/asm-offsets.h CALL scripts/checksyscalls.sh DTC arch/arm/boot/dts/atomic.dtb feng:linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga$ ./cp_kernel.sh feng:linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga$2、重启目标机，进入设备树目录（/proc/device-tree），查看相关设备节点是否挂载成功。
/ # cd /proc/device-tree/ /sys/firmware/devicetree/base # ls #address-cells feng_alpha_led@020C406C #size-cells feng_alpha_pf_gpioled aliases interrupt-controller@00a01000 backlight memory chosen model clocks name compatible pxp_v4l2 cpus regulators fdts@77777777 reserved-memory feng_alpha_gpiobeep soc feng_alpha_gpiokey sound feng_alpha_gpioled spi4 /sys/firmware/devicetree/base #3、进入设备节点目录，查看设备节点信息。
/sys/firmware/devicetree/base # cd feng_alpha_led@020C406C/ /sys/firmware/devicetree/base/feng_alpha_led@020C406C # ls #address-cells compatible pin #size-cells name reg /sys/firmware/devicetree/base/feng_alpha_led@020C406C # cat compatible atkalpha-led/sys/firmware/devicetree/base/feng_alpha_led@020C406C # cat name feng_alpha_led/sys/firmware/devicetree/base/feng_alpha_led@020C406C #4、进入模块目录，执行make命令编译模块；然后执行make install命令，拷贝模块到目标机指定目录。
feng:devtree$ make #编译模块 make -C /home/feng/atomic/resource/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga M=/mnt/hgfs/Share/linux/atomic/driver/led/devtree modules make[1]: 进入目录“/home/feng/atomic/resource/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga” CC [M] /mnt/hgfs/Share/linux/atomic/driver/led/devtree/devtree.o CC [M] /mnt/hgfs/Share/linux/atomic/driver/led/devtree/chrdev.o Building modules, stage 2. MODPOST 2 modules CC /mnt/hgfs/Share/linux/atomic/driver/led/devtree/chrdev.mod.o LD [M] /mnt/hgfs/Share/linux/atomic/driver/led/devtree/chrdev.ko CC /mnt/hgfs/Share/linux/atomic/driver/led/devtree/devtree.mod.o LD [M] /mnt/hgfs/Share/linux/atomic/driver/led/devtree/devtree.ko make[1]: 离开目录“/home/feng/atomic/resource/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga” #编译应用程序 arm-linux-gnueabihf-gcc -o led main.c feng:devtree$ make install #拷贝模块文件 #cp -raf _drv.ko _dev.ko /home/feng/atomic/rootfs/home/drv #cp -raf keyin.ko wq.ko timer.ko /home/feng/atomic/rootfs/lib/modules/4.1.15 cp -raf *.ko /home/feng/atomic/rootfs/lib/modules/4.1.15 #拷贝应用文件 cp -raf led /home/feng/atomic/rootfs/home/app feng:devtree$5、在目标机上执行modprobe命令加载模块。
注意：在模块加载之前，需要先调用depmod命令，生成模块依赖文件。
/ # depmod / # modprobe devtree.ko feng_alpha_led@020C406C node found... pin[3] is found... register chrdev ok... / #6、在目标机上运行应用测试程序打开LED，观察开发板LED是否点亮。
/ # /home/app/led on 1 led on... / #7、在目标机上运行应用测试程序关闭LED，观察开发板LED是否熄灭。
/ # /home/app/led off 1 led off... / #8、在目标机上执行modprobe -r命令卸载模块。
/ # modprobe -r devtree.ko platform drv remove... / # lsmod Module Size Used by Tainted: G / #9、综上、示例将LED设备信息编译到设备树，通过bootloader传递给内核，并在驱动中获取相关设备信息，完成LED驱动相关操作。
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