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

 *

 * 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

/ {  //root结点"/"

model = "FriendlyARM TINY4412 board based on Exynos4412";

//root结点"/"的属性compatible，组织形式为：,

//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","，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：[@]，

//<>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

#include

#include

#include

#include

#include

#include

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: %dn", __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 %dn",

                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 %dn",

                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 %dn",

                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", },