LV06-11-设备树插件-01-设备树插件基础

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设备树插件是什么？若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正😃。

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一、设备树插件？

1. 什么是设备树插件

Linux4.4 以后引入了动态设备树（Dynamic DeviceTree） 。 设备树插件（Device Tree Overlay）是一种用于设备树（Device Tree） 的扩展机制。 设备树是一种用于描述硬件设备的数据结构，广泛应用于嵌入式系统中， 特别是基于 Linux 内核的系统中。

设备树插件允许在运行时动态修改设备树的内容， 以便添加， 修改或删除设备节点和属性。它提供了一种灵活的方式来配置和管理硬件设备， 而无需重新编译整个设备树。 通过使用设备树插件， 开发人员可以在不重新启动系统的情况下对硬件进行配置更改。

设备树插件（Dynamic DeviceTree） 通常以一种文本格式定义， 称为设备树源文件（Device Tree Source,DTS） 。 DTS 文件描述了设备树的结构和属性， 包括设备节点， 寄存器地址， 中断信息等。 设备树插件可以通过加载和解析设备树文件， 并将其合并到现有的设备树中， 从而实现对设备树的动态修改。

设备树插件可以理解为主设备树的“补丁”它动态的加载到系统中，并被内核识别。 例如我们要在系统中增加RGB驱动，那么我们可以针对RGB这个硬件设备写一个设备树插件， 然后编译、加载到系统即可，无需从新编译整个设备树。

2. 应用场景

使用设备树插件， 可以实现一些常见的配置变化， 比如添加外部设备， 禁用不需要的设备，修改设备属性等。 这对于嵌入式系统的开发和调试非常有用， 特别是面对多种硬件配置或需要频繁更改硬件配置的情况下。

二、基本语法

设备树插件是在设备树基础上增加的内容，我们之前讲解的设备树语法完全适用， 甚至我们可以直接将之前编写的设备树节点复制到设备树插件里。但是也会有自己的一些语法，下面就来看一下。

1. 头部声明

设备树插件有插件头部声明， 它指定了插件的名称和版本等信息， 并指定了要修改的设备树的路径， 如下所示：

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/dts-v1/;
/plugin/;
  • 第1行： 用于指定dts的版本。
  • 第2行： 表示允许使用未定义的引用并记录它们，设备树插件中可以引用主设备树中的节点，而这些“引用的节点”对于设备树插件来说就是未定义的，所以设备树插件应该加上“/plugin/”。

2. 节点

插件节点名称用于定义要添加， 修改或删除的设备节点及其属性。 它使用与设备树源文件相同的语法， 但在节点名称前面使用特定的修饰符来指示插件的操作。

比如设备树中 rs485 节点为如下所示， rs485 节点位于根节点下：

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/dts-v1/;
/ {
    model = "This is my devicetree!";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;
    chosen {
        bootargs = "root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.1 console=ttyS0,115200";
    };
    //......
    rk_485_ctl: rk-485-ctl {
        compatible = "topeet, rs485_ctl";
        gpios = <&gpio0 22 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&rk_485_gpio>;
    };
};

那么我们如果在设备树插件中要为这个节点添加 overlay_node 节点， 可以有四种表达方式：

2.1 方式一：从根节点开始的绝对路径

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/dts-v1/;
/plugin/;

&{/rk-485-ctl} {
    overlay_node{
        status = "okay";
    };
};

2.2 方式二：使用节点的别名

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/dts-v1/;
/plugin/;

&rk_485_ctl {
    overlay_node{
        status = "okay";
    };
};

2.3 方式三

固定写法，如果有多个节点，通过子节点 fragment@x 的序号区分，路径也是绝对路径：

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/dts-v1/;
/plugin/;

/{
    fragment@0 {
        target-path = "/rk-485-ctl";
        __overlay__ {
            overlay_node{
            	status = "okay";
            };
        };
    };
};
  • 第6行： 指定设备树插件的加载位置，默认我们加载到根节点下，既“target-path =“/”。
  • 第7-8行： 我们要插入的设备及节点或者要引用（追加）的设备树节点放在__overlay__ {…}；内。

方式一编译为dtbo后，再反编译就会得到这种格式的。

2.4 方式四

固定写法，如果有多个节点，通过子节点 fragment@x 的序号区分，路径也可以用别名：

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/dts-v1/;
/plugin/;

/{
    fragment@0 {
        target = <&rk_485_ctl>;
        __overlay__ {
            overlay_node{
            	status = "okay";
            };
        };
    };
};

方式二编译为dtbo后，再反编译就会得到这种格式的。

3. 总结

设备树插件拥有相对固定的格式，甚至可以认为它只是把设备节点加了一个“壳”编译后内核能够动态加载它。

3.1 基本格式1

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/dts-v1/;
/plugin/;

 / {
        fragment@0 {
            target-path = "/";
            __overlay__ {
                /*在此添加要插入的节点*/
                .......
            };
        };

        fragment@1 {
            target = <&XXXXX>;
            __overlay__ {
                /*在此添加要插入的节点*/
                .......
            };
        };
    .......
 };
  • 第1行： 用于指定dts的版本。
  • 第2行： 表示允许使用未定义的引用并记录它们，设备树插件中可以引用主设备树中的节点，而这些“引用的节点”对于设备树插件来说就是未定义的，所以设备树插件应该加上“/plugin/”。
  • 第6行： 指定设备树插件的加载位置，默认我们加载到根节点下，既“target-path =“/”,或者使用target = <&XXXXX>，增加节点或者属性到某个节点下。
  • 第7-8行： 我们要插入的设备及节点或者要引用(追加)的设备树节点放在__overlay__ {…}内，你可以增加、修改或者覆盖主设备树的节点。

3.2 基本格式2

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/dts-v1/;
/plugin/;

&{/} {
    /*此处在根节点"/"下,添加要插入的节点或者属性*/
};

&XXXXX {
    /*此处在节点"XXXXX"下,添加要插入的节点或者属性*/
};

三、设备树插件编译

1. DTC编译

使用dtc工具：

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./dtc -I dts -O dtb overlay.dts -o overlay.dtbo

2. DTC反编译

使用dtc工具：

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./dtc -I dtb -O dts overlay.dtbo -o overlay_dtb.dts