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

时间：2022-07-02 19:36:10

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目录(?)[+]

 
  • 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。
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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：

 

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现在：

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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）
[cpp]  view plain  copy
 
 print?
  1. interrupt_demo: interrupt_demo {  
  2.         compatible         = "tiny4412,interrupt_demo";  
  3.         tiny4412,int_gpio1 = <&gpx3 2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  
  4.         tiny4412,int_gpio2 = <&gpx3 3 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  
  5.         tiny4412,int_gpio3 = <&gpx3 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  
  6.         tiny4412,int_gpio4 = <&gpx3 5 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  
  7. };  

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。
[cpp]  view plain  copy
 
 print?
  1. /* 
  2.  * FriendlyARM's Exynos4412 based TINY4412 board device tree source 
  3.  * 
  4.  * Copyright (c) 2013 Alex Ling <kasimling@gmail.com> 
  5.  * 
  6.  * Device tree source file for FriendlyARM's TINY4412 board which is based on 
  7.  * Samsung's Exynos4412 SoC. 
  8.  * 
  9.  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify 
  10.  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as 
  11.  * published by the Free Software Foundation. 
  12. */  
  13.   
  14. /dts-v1/;  
  15. #include "exynos4412.dtsi"  
  16. #include <dt-bindings/gpio/gpio.h>  
  17.   
  18. / {  //root结点"/"  
  19.     model = "FriendlyARM TINY4412 board based on Exynos4412";  
  20.     //root结点"/"的属性compatible，组织形式为：<manufacturer>,<model>  
  21.     //Linux内核透过root结点"/"的compatible 属性即可判断它启动的是什么machine  
  22.     //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，  
  23.     //形式为"<manufacturer>,<model>"，其后的字符串表征可兼容的其他设备。  
  24.     //可以说前面的是特指，后面的则涵盖更广的范围。  
  25.     compatible = "friendlyarm,tiny4412", "samsung,exynos4412", "samsung,exynos4";  
  26.   
  27.   //以下开始为子节点  
  28.     //子结点的命名，它们遵循的组织形式为：<name>[@<unit-address>]，  
  29.     //<>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；  
  30.     //多个相同类型设备结点的name可以一样，只要unit-address不同即可  
  31.       
  32.     //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。  
  33.     chosen {                         //子结点"chosen"  
  34.         stdout-path = &serial_0;  
  35.         bootargs = "root=/dev/ram0 rw rootfstype=ext4 console=ttySAC0,115200 init=/linuxrc earlyprintk";  
  36.     };  
  37.   
  38.     memory {                         //子结点"memory"  
  39.         reg = <0x40000000 0x40000000>;  
  40.     };  
  41.   
  42.     leds {                           //子结点"leds"  
  43.         compatible = "gpio-leds";  
  44.   
  45.         led1 {                         //子子结点"led1"  
  46.             label = "led1";  
  47.             gpios = <&gpm4 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;  
  48.             default-state = "off";  
  49.             linux,default-trigger = "heartbeat";  
  50.         };  
  51.   
  52.         led2 {  
  53.             label = "led2";  
  54.             gpios = <&gpm4 1 GPIO_ACTIVE_LOW>;  
  55.             default-state = "off";  
  56.         };  
  57.   
  58.         led3 {  
  59.             label = "led3";  
  60.             gpios = <&gpm4 2 GPIO_ACTIVE_LOW>;  
  61.             default-state = "off";  
  62.         };  
  63.   
  64.         led4 {  
  65.             label = "led4";  
  66.             gpios = <&gpm4 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;  
  67.             default-state = "off";  
  68.             linux,default-trigger = "mmc0";  
  69.         };  
  70.     };  
  71.   
  72.     fixed-rate-clocks {  
  73.         xxti {  
  74.             compatible = "samsung,clock-xxti";  
  75.             clock-frequency = <0>;  
  76.         };  
  77.   
  78.         xusbxti {  
  79.             compatible = "samsung,clock-xusbxti";  
  80.             clock-frequency = <24000000>;  
  81.         };  
  82.     };  
  83.     interrupt_demo: interrupt_demo {  
  84.      compatible         = "tiny4412,interrupt_demo";  
  85.      tiny4412,int_gpio1 = <&gpx3 2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  
  86.      tiny4412,int_gpio2 = <&gpx3 3 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  
  87.      tiny4412,int_gpio3 = <&gpx3 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  
  88.      tiny4412,int_gpio4 = <&gpx3 5 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  
  89.     };  
  90. };  
  91.   
  92. &rtc {  
  93.     status = "okay";  
  94. };  
  95.   
  96. &sdhci_2 {  
  97.     bus-width = <4>;  
  98.     pinctrl-0 = <&sd2_clk &sd2_cmd &sd2_cd &sd2_bus4>;  
  99.     pinctrl-names = "default";  
  100.     #status = "okay";     
  101.     status = "disabled";  
  102. };  
  103.   
  104. &serial_0 {  
  105.     status = "okay";  
  106. };  
  107.   
  108. &serial_1 {  
  109.     status = "okay";  
  110. };  
  111.   
  112. &serial_2 {  
  113.     status = "okay";  
  114. };  
  115.   
  116. &serial_3 {  
  117.     status = "okay";  
  118. };  


三、设备树驱动

设备树引来的驱动变化
[cpp]  view plain  copy
 
 print?
  1. #include <linux/init.h>  
  2. #include <linux/module.h>  
  3. #include <linux/platform_device.h>  
  4. #include <linux/gpio.h>  
  5. #include <linux/of.h>  
  6. #include <linux/of_gpio.h>  
  7. #include <linux/interrupt.h>  
  8.   
  9. typedef struct   
  10. {  
  11.     int gpio;  
  12.     int irq;  
  13.     char name[20];  
  14. }int_demo_data_t;  
  15.   
  16. static irqreturn_t int_demo_isr(int irq, void *dev_id)  
  17. {  
  18.     int_demo_data_t *data = dev_id;  
  19.   
  20.     printk("%s enter, %s: gpio:%d, irq: %d\n", __func__, data->name, data->gpio, data->irq);  
  21.   
  22.     return IRQ_HANDLED;  
  23. }  
  24.   
  25. static int int_demo_probe(struct platform_device *pdev) {  
  26.     struct device *dev = &pdev->dev;  
  27.     int irq_gpio = -1;  
  28.     int irq = -1;  
  29.     int ret = 0;  
  30.     int i = 0;  
  31.     int_demo_data_t *data = NULL;  
  32.   
  33.     printk("%s enter.\n", __func__);  
  34.   
  35.     if (!dev->of_node) {  
  36.         dev_err(dev, "no platform data.\n");  
  37.         goto err1;  
  38.     }  
  39.   
  40.     data = devm_kmalloc(dev, sizeof(*data)*4, GFP_KERNEL);  
  41.     if (!data) {  
  42.         dev_err(dev, "no memory.\n");  
  43.         goto err0;  
  44.     }  
  45.   
  46. #if 1  
  47.     for (i = 3; i >= 0; i--) {  
  48.         sprintf(data[i].name, "tiny4412,int_gpio%d", i+1);  
  49. #else  
  50.     for (i = 0; i < 4; i++) {  
  51. #endif  
  52.         irq_gpio = of_get_named_gpio(dev->of_node, data[i].name, 0);//通过名字获取gpio  
  53.         if (irq_gpio < 0) {  
  54.             dev_err(dev, "Looking up %s property in node %s failed %d\n",  
  55.                 data[i].name, dev->of_node->full_name, irq_gpio);  
  56.             goto err1;  
  57.         }  
  58.   
  59.         data[i].gpio = irq_gpio;  
  60.   
  61.         irq = gpio_to_irq(irq_gpio);    //将gpio转换成对应的中断号  
  62.         if (irq < 0) {  
  63.             dev_err(dev,  
  64.                 "Unable to get irq number for GPIO %d, error %d\n",  
  65.                 irq_gpio, irq);  
  66.             goto err1;  
  67.         }  
  68.   
  69.         data[i].irq = irq;  
  70.   
  71.         printk("%s: gpio: %d ---> irq (%d)\n", __func__, irq_gpio, irq);  
  72.     //注册中断  
  73.         ret = devm_request_any_context_irq(dev, irq, int_demo_isr, IRQF_TRIGGER_FALLING, data[i].name, data+i);  
  74.         if (ret < 0) {  
  75.             dev_err(dev, "Unable to claim irq %d; error %d\n",  
  76.                 irq, ret);  
  77.             goto err1;  
  78.         }  
  79.     }  
  80.   
  81.     return 0;  
  82.   
  83. err1:  
  84.     devm_kfree(dev, data);  
  85. err0:  
  86.     return -EINVAL;  
  87. }  
  88.   
  89. static int int_demo_remove(struct platform_device *pdev) {  
  90.   
  91.     printk("%s enter.\n", __func__);  
  92.   
  93.     return 0;  
  94. }  
  95.   
  96. static const struct of_device_id int_demo_dt_ids[] = {  
  97.     { .compatible = "tiny4412,interrupt_demo", },  
  98.     {},  
  99. };  
  100.   
  101. MODULE_DEVICE_TABLE(of, int_demo_dt_ids);  
  102.   
  103. static struct platform_driver int_demo_driver = {  
  104.     .driver        = {  
  105.         .name      = "interrupt_demo",  
  106.         .of_match_table    = of_match_ptr(int_demo_dt_ids),  
  107.     },  
  108.     .probe         = int_demo_probe,  
  109.     .remove        = int_demo_remove,  
  110. };  
  111.   
  112. static int __init int_demo_init(void)  
  113. {  
  114.     int ret;  
  115.   
  116.     ret = platform_driver_register(&int_demo_driver);  
  117.     if (ret)  
  118.         printk(KERN_ERR "int demo: probe failed: %d\n", ret);  
  119.   
  120.     return ret;  
  121. }  
  122. module_init(int_demo_init);  
  123.   
  124. static void __exit int_demo_exit(void)  
  125. {  
  126.     platform_driver_unregister(&int_demo_driver);  
  127. }  
  128. module_exit(int_demo_exit);  
  129.   
  130. MODULE_LICENSE("GPL");  

编译驱动

[cpp]  view plain  copy
 
 print?
  1. KERN_DIR = /work/system/linux-3.4.2  
  2.   
  3. all:  
  4.     make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules   
  5.   
  6. clean:  
  7.     make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean  
  8.     rm -rf modules.order  
  9.   
  10. obj-m   += mykey.o<span style="font-size:18px;">  
  11. </span>  

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
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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
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