ARM嵌入式Linux設(shè)備樹(shù)簡(jiǎn)介及應(yīng)用示例
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設(shè)備樹(shù)（Device Tree）是一種用來(lái)描述系統(tǒng)硬件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一些硬件設(shè)備設(shè)計(jì)機(jī)制就是可被系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的（如PCI Express或者USB總線），而有一些則不是（尤其是內(nèi)存映射外設(shè)）。對(duì)于后一種情況，不同于X86架構(gòu)系統(tǒng)采用BIOS和操作系統(tǒng)溝通硬件拓?fù)?/strong>信息，ARM Linux通常情況是將硬件設(shè)備描述硬編碼到系統(tǒng)內(nèi)核（Linux Kernel）中，但由于ARM嵌入式設(shè)備的多樣和離散性，即便如此也不能保證覆蓋到所有設(shè)備，而且長(zhǎng)久以來(lái)給ARM Linux內(nèi)核代碼維護(hù)造成了很大負(fù)擔(dān)；基于這種情況，設(shè)備樹(shù)的概念就被提出，將ARM SOC和板卡硬件平臺(tái)描述信息從內(nèi)核獨(dú)立出來(lái)成為設(shè)備樹(shù)文件，通過(guò)bootloader傳遞給內(nèi)核來(lái)識(shí)別當(dāng)前平臺(tái)設(shè)備并加載相應(yīng)的資源和驅(qū)動(dòng)，這樣就把ARM嵌入式Linux 內(nèi)核統(tǒng)一起來(lái)，更好的利于內(nèi)核維護(hù)，而對(duì)于廣泛的ARM嵌入式設(shè)備系統(tǒng)維護(hù)和遷移也更方便和有效率。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/201611/319519.htm設(shè)備樹(shù)機(jī)制從Linux 內(nèi)核3.2 版本左右開(kāi)始采用，其不僅可以定義ARM SoC內(nèi)部?jī)?nèi)存映射外設(shè)，還可以定義整個(gè)板卡，下面就以Toradex Colibri VF61計(jì)算機(jī)模塊搭配Colibri Eva Board為例來(lái)展示設(shè)備樹(shù)的具體應(yīng)用，另外關(guān)于設(shè)備樹(shù)的更深入介紹，請(qǐng)參考這里。
2). 設(shè)備樹(shù)文件說(shuō)明
Toradex ARM計(jì)算機(jī)模塊工業(yè)產(chǎn)品級(jí)Embedded Linux源代碼下載及編譯指南請(qǐng)見(jiàn)這里，其中設(shè)備樹(shù)文件位于Kernel 源代碼 arch/arm/boot/dts/ 目錄下。
產(chǎn)品系列 | SoC | Image 版本 | SoC 級(jí)別 | 模塊級(jí)別 | Eva Board級(jí)別 |
Colibri VF50 | NXP/Freescale Vybrid | V2.3Beta5 onwards | vf500.dtsi | vf500-colibri.dtsi | vf500-colibri-eval-v3.dts |
Colibri VF61 | NXP/Freescale Vybrid | V2.3Beta5 onwards | vf610.dtsi | vf610-colibri.dtsi | vf610-colibri-eval-v3.dts |
Colibri iMX6DL/S | NXP/Freescale i.MX6 | all compatible | imx6q.dtsi | imx6qdl-colibri.dtsi | imx6dl-colibri-eval-v3.dts |
Apalis iMX6Q/D | NXP/Freescale i.MX6 | V2.3Beta3 onwards | imx6q.dtsi | imx6qdl-apalis.dtsi | imx6q-apalis-eval.dts |
設(shè)備樹(shù)通常由多級(jí)別的多個(gè)設(shè)備樹(shù)文件構(gòu)成，一個(gè)設(shè)備樹(shù)文件（dts 和dtsi）可以包含另外一個(gè)可包含設(shè)備樹(shù)文件（dtsi），如一個(gè)板卡級(jí)設(shè)備樹(shù)文件（dts）一般會(huì)包含其所使用的SoC級(jí)別的設(shè)備樹(shù)文件（dtsi）。如上圖所示，為了支持Toradex產(chǎn)品，定義了三個(gè)級(jí)別的設(shè)備樹(shù)文件：載板級(jí)別，模塊基本以及SoC級(jí)別，這些區(qū)別也體現(xiàn)在了設(shè)備樹(shù)文件的命名上面。
載板級(jí)別的設(shè)備樹(shù)文件（如vf610-colibri-eval-v3.dts）定義自Colibri Eva Board載板，但基于Colibri模塊的標(biāo)準(zhǔn)定義，同樣也兼容于其他Colibri載板（如Iris載板）；不過(guò)如果用戶針對(duì)自己應(yīng)用定制了載板，則需要對(duì)應(yīng)定制化設(shè)備樹(shù)文件以便使能非默認(rèn)定義功能設(shè)備（如第二個(gè)網(wǎng)口）或者關(guān)閉一些無(wú)用的設(shè)備。
設(shè)備樹(shù)文件（dts）最后要被編譯成設(shè)備樹(shù)二進(jìn)制文件（dtb）以供Linux 內(nèi)核啟動(dòng)加載所使用，所需的編譯器也都集成在Linux源文件里面可以直接調(diào)用，從后面的示例可以看到具體的編譯方法。
設(shè)備樹(shù)文件的基本單元是node，一個(gè)設(shè)備樹(shù)文件只能有一個(gè)root node （/），其他node按照parent/child node以樹(shù)狀結(jié)構(gòu)分布，每個(gè)node里面包含一些property/value來(lái)描述該node特性，如下面是一個(gè)UART 設(shè)備的描述；另外低級(jí)別設(shè)備樹(shù)文件的定義可以在更高級(jí)別的設(shè)備樹(shù)文件中重新定義或者更改，最后生成的二進(jìn)制文件以最后一次定義為準(zhǔn)，因此我們定制化設(shè)備樹(shù)文件時(shí)候通常只定制修改最高級(jí)別的載板級(jí)設(shè)備樹(shù)文件即可；更詳細(xì)的關(guān)于設(shè)備樹(shù)文件語(yǔ)法的說(shuō)明請(qǐng)見(jiàn)這里。
3). 定制設(shè)備樹(shù)文件
本文以Colibri VF61計(jì)算機(jī)模塊和Eva board載板為例，定制設(shè)備樹(shù)文件以使能GPIO和CAN bus。Colibri Vybird系列產(chǎn)品設(shè)備樹(shù)文件的架構(gòu)如下圖所示：
a). 創(chuàng)建新的載板級(jí)別設(shè)備樹(shù)文件，這里為了方便直接復(fù)制vf610-colibri-eval-v3.dts
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$ cp arch/arm/boot/dts/vf610-colibri-eval-v3.dts arch/arm/boot/dts/vf610-colibri-my-carrier.dts
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b). 編輯設(shè)備樹(shù)文件vf610-colibri-my-carrier.dts，將默認(rèn)配置為PWM設(shè)備管腳配置為GPIO
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$ vi vf610-colibri-my-carrier.dts
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//添加下面內(nèi)容于設(shè)備樹(shù)文件中
c). 配置編譯環(huán)境并編譯新的設(shè)備樹(shù)文件
./ 安裝交叉編譯Tool Chain，請(qǐng)從這里下載
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$ tar xvf gcc-linaro-4.9-2014.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
$ ln -s gcc-linaro-4.9-2014.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf gcc-linaro
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./ 配置環(huán)境變量
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$ export ARCH=arm
$ export PATH=~/gcc-linaro/bin/:$PATH
$ export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
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./ 修改arch/arm/boot/dts/Makefile文件， 插入"vf610-colibri-my-carrier.dtb"
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dtb-$(CONFIG_SOC_VF610) +=
vf500-colibri-eval-v3.dtb
vf610-colibri-eval-v3.dtb
vf610-colibri-my-carrier.dtb
vf500-colibri-dual-eth.dtb
vf610-colibri-dual-eth.dtb
vf610-cosmic.dtb
vf610-twr.dtb
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./ 編譯設(shè)備樹(shù)文件，源代碼根目錄linux-toradex下，生成的文件可以在arch/arm/boot/dts/下找到
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$ make colibri_vf_defconfig
$ make dtbs
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4). 部署新的設(shè)備樹(shù)文件并測(cè)試
a). 將新的設(shè)備樹(shù)文件"vf610-colibri-my-carrier.dtb"放置到目標(biāo)板Colibri VF61 Linux系統(tǒng) /boot目錄下
b). 如下修改目標(biāo)板 uboot環(huán)境變量
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$ setenv fdt_board my-carrier
$ saveenv
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c). 重啟后則系統(tǒng)加載新的設(shè)備樹(shù)文件
下面兩個(gè)截圖分別是更改前和更改后使用Toradex提供的GPIOConfig工具對(duì)PWM對(duì)應(yīng)管腳進(jìn)行查看，可以看到由原來(lái)的PWM屬性變成了GPIO，修改成功后則可以按照這里的說(shuō)明直接調(diào)用GPIO使用。
d). 對(duì)于CAN，Colibri VF61支持兩個(gè)CAN接口，CAN0和CAN1，在設(shè)備樹(shù)中使能CAN設(shè)備示例如下
./ 編輯vf610-colibri-my-carrier.dts，添加下面內(nèi)容
./ 和上述方法一樣重新編譯設(shè)備樹(shù)文件后部署，然后就可以在系統(tǒng)中調(diào)用CAN了，更詳細(xì)的說(shuō)明可以參考這里。
評(píng)論