深入解析Linux DTS驱动的加载过程 (linux dts 驱动加载过程)

在Linux内核中，设备树被广泛用于描述硬件设备的信息。设备树源文件（即.dts文件）提供了硬件设备的详细信息，这些信息包括设备的名称、地址、中断、时钟、电源等。DTS驱动则是根据设备树的信息，将设备树所描述的硬件设备与操作系统进行绑定。

本文将。我们首先会介绍设备树的概念和结构，接着探讨DTS驱动的实现原理，最终通过一个实例来演示DTS驱动的加载过程。

一、设备树的概念和结构

设备树是一个描述硬件设备的二进制文件，它定义了设备的结构、属性和与其他设备的关系。设备树的前身是Open Firmware设备树，在Linux中也被称为“flattened device tree”（简称“fdt”）。

设备树的结构很像树形结构，它由节点（node）和属性（property）组成。设备树中的每个节点都对应了一个硬件设备，节点名称为设备的唯一标识符。节点属性则描述了设备的特性和状态。设备树中的节点和属性通过“路径”来访问，这个路径其实就是节点在树形结构中的位置。例如，在一个系统中访问串口控制器的路径可能是“/soc/serial@12340000”。

设备树的组成部分包括：

1.设备树头（头部）：定义了设备树文件的格式和版本。

2.设备树根节点：是设备树中的更高级别节点，根节点下可以有子节点。

3.设备节点：描述了一个硬件设备，并包括了该设备的属性信息。

4.属性节点：用来描述设备节点中的一个属性，属性包含名称、数据类型和数值等信息。

二、DTS驱动的实现原理

DTS驱动是一种驱动程序，负责将设备树中的描述信息与操作系统进行绑定。DTS驱动由以下两个部分组成：DTS解析函数和DTS绑定函数。

DTS解析函数负责解析设备树的信息，将设备树中的节点、属性等信息转换成C语言中的数据结构。DTS解析函数通常由厂商提供，开发者可根据设备树中的信息编写相应的解析函数。

DTS绑定函数负责将设备树中的信息与操作系统进行绑定。DTS绑定函数在设备驱动程序中实现，是设备驱动程序的一部分。该函数负责设备初始化和工作状态的管理。

在设备树中，每个设备节点都需要被绑定到操作系统的“设备驱动”中。这里的设备驱动可以理解为Linux内核中的设备驱动程序，也可以理解为开发人员自己编写的设备驱动程序。DTS绑定函数的作用是在设备节点与设备驱动程序之间建立映射关系，使得设备节点对应的设备能够作系统所识别，并与之交互。

三、DTS驱动的加载过程

了解了DTS驱动的实现原理后，接下来我们来看一下DTS驱动的加载过程。

设备树的加载过程是由内核中的驱动程序来完成的，在内核启动过程中完成。具体的流程如下所示：

1.内核启动后，会首先读取设备树文件，并将其解析成内核中的数据结构。这个过程由内核中的解析函数完成，不同的体系结构有不同的解析函数实现。

2.解析函数解析设备树后，将设备树的信息存储在内核中的数据结构中。这些数据结构并不直接作系统使用，而是由设备树的驱动程序所使用。

3.设备驱动程序会读取内核中存储的设备树信息，并根据设备树节点信息与系统中的具体硬件进行匹配。如果匹配成功，设备驱动程序就会调用相应的DTS绑定函数来完成设备的初始化操作。

4.设备初始化完成后，设备就会被添加到系统中，并可以被应用程序所访问和使用。

DTS驱动的加载过程可以分为三个步骤：设备树解析、设备树加载、设备初始化。这些步骤都是由内核中的驱动程序来完成的，而开发人员则需要根据具体的硬件设备去实现相应的DTS解析函数和DTS绑定函数。

四、实例演示

我们通过一个实例来演示DTS驱动的加载过程。假设我们需要在嵌入式系统上使用I2C总线读取一个温度传感器的数据。该传感器对应的设备树中的信息为：

“`

i2c0 {

#address-cells = ;

#size-cells = ;

temperature@48 {

compatible = “atmel,at30ts75”;

reg = ;

};

};

“`

下面是该设备的DTS绑定函数的实现代码:

“`

static int at30ts75_probe(struct i2c_client *client,

const struct i2c_device_id *id)

{

// Probe function

}

static int at30ts75_remove(struct i2c_client *client)

{

// Remove function

}

static const struct i2c_device_id at30ts75_id[] = {

{ “at30ts75”, 0 },

{ },

};

static const struct of_device_id at30ts75_of_match[] = {

{ .compatible = “atmel,at30ts75” },

{ },

};

MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, at30ts75_id);

static struct i2c_driver at30ts75_driver = {

.driver = {

.name = “at30ts75”,

.of_match_table = at30ts75_of_match,

},

.probe = at30ts75_probe,

.remove = at30ts75_remove,

.id_table = at30ts75_id,

};

module_i2c_driver(at30ts75_driver);

“`

其中，函数at30ts75_probe和at30ts75_remove分别是设备的初始化函数和卸载函数。该设备对应的设备驱动程序中，会根据设备树信息初始化并管理该设备。当系统需要读取该设备的数据时，就可以通过调用驱动程序中的相应函数进行交互。

结论