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一個(gè)開發(fā)板

這一節(jié)結(jié)合設(shè)備信息集合的詳細(xì)講解來認(rèn)識一下設(shè)備和驅(qū)動是如何綁定的。所謂設(shè)備信息集合，就是根據(jù)不同的外設(shè)尋找各自的外設(shè)信息，我們知道一個(gè)完整的開發(fā)板有 CPU 和各種控制器(如 I2C 控制器、SPI 控制器、DMA 控制器等)，CPU 和控制器可以統(tǒng)稱為 SOC，除此之外還有各種外設(shè) IP，如 LCD、HDMI、SD、CAMERA 等，如下圖：

我們看到一個(gè)開發(fā)板有很多的設(shè)備，這些設(shè)備是如何一層一層展開的呢?設(shè)備和驅(qū)動又是如何綁定的呢?我們帶著這些疑問進(jìn)入本節(jié)的主題。

各級設(shè)備的展開

內(nèi)核啟動的時(shí)候是一層一層展開地去尋找設(shè)備，設(shè)備樹之所以叫設(shè)備樹也是因?yàn)樵O(shè)備在內(nèi)核中的結(jié)構(gòu)就像樹一樣，從根部一層一層的向外展開，為了更形象的理解來看一張圖：

大的圓圈中就是我們常說的 soc，里面包括 CPU 和各種控制器 A、B、I2C、SPI，soc 外面接了外設(shè) E 和 F。IP 外設(shè)有具體的總線，如 I2C 總線、SPI 總線，對應(yīng)的 I2C 設(shè)備和 SPI 設(shè)備就掛在各自的總線上，但是在 soc 內(nèi)部只有系統(tǒng)總線，是沒有具體總線的。

第一節(jié)中講了總線、設(shè)備和驅(qū)動模型的原理，即任何驅(qū)動都是通過對應(yīng)的總線和設(shè)備發(fā)生聯(lián)系的，故雖然 soc 內(nèi)部沒有具體的總線，但是內(nèi)核通過 platform 這條虛擬總線，把控制器一個(gè)一個(gè)找到，一樣遵循了內(nèi)核高內(nèi)聚、低耦合的設(shè)計(jì)理念。下面我們按照 platform 設(shè)備、i2c 設(shè)備、spi 設(shè)備的順序探究設(shè)備是如何一層一層展開的。

1.展開 platform 設(shè)備

上圖中可以看到紅色字體標(biāo)注的 simple-bus，這些就是連接各類控制器的總線，在內(nèi)核里即為 platform 總線，掛載的設(shè)備為 platform 設(shè)備。下面看下 platform 設(shè)備是如何展開的。

還記得上一節(jié)講到在內(nèi)核初始化的時(shí)候有一個(gè)叫做 init_machine() 的回調(diào)函數(shù)嗎?如果你在板級文件里注冊了這個(gè)函數(shù)，那么在系統(tǒng)啟動的時(shí)候這個(gè)函數(shù)會被調(diào)用，如果沒有定義，則會通過調(diào)用 of_platform_populate() 來展開掛在“simple-bus”下的設(shè)備，如圖(分別位于 kernel/arch/arm/kernel/setup.c，kernel/drivers/of/platform.c)：

這樣就把 simple-bus 下面的節(jié)點(diǎn)一個(gè)一個(gè)的展開為 platform 設(shè)備。

2.展開 i2c 設(shè)備

有經(jīng)驗(yàn)的小伙伴知道在寫 i2c 控制器的時(shí)候肯定會調(diào)用 i2c_register_adapter() 函數(shù)，該函數(shù)的實(shí)現(xiàn)如下(kernel/drivers/i2c/i2c-core.c)：

注冊函數(shù)的最后有一個(gè)函數(shù) of_i2c_register_devices(adap)，實(shí)現(xiàn)如下：

of_i2c_register_devices()函數(shù)中會遍歷控制器下的節(jié)點(diǎn)，然后通過of_i2c_register_device()函數(shù)把 i2c 控制器下的設(shè)備注冊進(jìn)去。

3.展開 spi 設(shè)備

spi 設(shè)備的注冊和 i2c 設(shè)備一樣，在 spi 控制器下遍歷 spi 節(jié)點(diǎn)下的設(shè)備，然后通過相應(yīng)的注冊函數(shù)進(jìn)行注冊，只是和 i2c 注冊的 api 接口不一樣，下面看一下具體的代碼(kernel/drivers/spi/spi.c)：

當(dāng)通過 spi_register_master 注冊 spi 控制器的時(shí)候會通過 of_register_spi_devices 來遍歷 spi 總線下的設(shè)備，從而注冊。這樣就完成了 spi 設(shè)備的注冊。

各級設(shè)備的展開

學(xué)到這里相信應(yīng)該了解設(shè)備的硬件信息是從設(shè)備樹里獲取的，如寄存器地址、中斷號、時(shí)鐘等等。接下來我們一起看下這些信息在設(shè)備樹里是怎么記錄的，為下一節(jié)動手定制開發(fā)板做好準(zhǔn)備。

1.reg 寄存器

我們先看設(shè)備樹里的 soc 描述信息，紅色標(biāo)注的代表著寄存器地址用幾個(gè)數(shù)據(jù)量來表述，綠色標(biāo)注的代表著寄存器空間大小用幾個(gè)數(shù)據(jù)量來表述。圖中的含義是中斷控制器的基地址是 0xfec00000，空間大小是 0x1000。如果 address-cells 的值是 2 的話表示需要兩個(gè)數(shù)量級來表示基地址，比如寄存器是 64 位的話就需要兩個(gè)數(shù)量級來表示，每個(gè)代表著 32 位的數(shù)。

2.ranges 取值范圍

ranges 代表了 local 地址向 parent 地址的轉(zhuǎn)換，如果 ranges 為空的話代表著與 cpu 是 1:1 的映射關(guān)系，如果沒有 range 的話表示不是內(nèi)存區(qū)域。