前言
Device Tree是一种用来描述硬件的数据结构，类似板级描述语言，起源于OpenFirmware(OF)。在目前广泛使用的Linux kernel 2.6.x版本中，对于不同平台、不同硬件，往往存在着大量的不同的、移植性差的板级描述代码，以达到对这些不同平台和不同硬件特殊适配的需求。但是过多的平台、过的的不同硬件导致了这样的代码越来越多，最终引发了Linux创始人Linus的不满，以及强烈呼吁改变。Device Tree的引入给驱动适配带来了很大的方便，一套完整的Device Tree可以将一个PCB摆在你眼前。Device Tree可以描述CPU，可以描述时钟、中断控制器、IO控制器、SPI总线控制器、I2C控制器、存储设备等任何现有驱动单位。对具体器件能够描述到使用哪个中断，内存映射空间是多少等等。
关于Device Tree的数据结构和详细使用方法，请大家查看宋宝华老师的一篇博客：
http://blog.csdn.net/airk000/article/details/2
1 基于Device Tree机制内核的驱动开发—实例讲解
这个章节，作者来讲讲基于Linux-3.2.X之后使用device tree机制的内核的驱动开发案例。本文的驱动开发案例是作者工作期间亲自写的键盘驱动代码。CPU平台使用的是NXP（freescale）的i.MX6ul。概要信息描述如下：
硬件平台：NXP（freescale）—i.MX6ul
软件开发平台：Ubuntu-12.04
内核版本：Linux-3.14.38
编译环境：yocto project
1.1 基于Device Tree机制的驱动开发—系统如何加载和解析dtb文件
基于Device Tree机制的驱动开发，在驱动当中所使用到的硬件资源都在对应的CPU平台的dts文件上进行配置，然后编译生成dtb文件，放在u-boot分区之后，内核分区之前。这里顺便讲一下，内核是如何解析dtb文件的。其大致过程如下：
系统上电启动之后，u-boot加载dtb，通过u-boot和Linux内核之间的传参操作将dtb文件传给内核，然后内核解析dtb文件，根据device tree中的配置（dtb文件）去初始化设备的CPU管脚、各个外设的状态。device tree中的配置主要是起到了初始化硬件资源的作用，后期可以在驱动中修改设备的硬件资源的状态，比如在device tree中初始化某个GPIO的管脚为上拉状态，可以在驱动加载之后修改这个管脚的状态。
1.2 基于Device Tree机制的驱动开发—dts文件的配置和编译
本节开始以具体的驱动例子讲解如何在驱动开发中配置dts文件。这里使用i.MX6ul平台下的矩阵键盘驱动中使用到的几个GPIO口讲解如何配置dts文件和编译。本次讲解案例用于编译驱动的内核是Linux-3.14.38。首先我们先来看看如何在内核中找到自己相应CPU平台的dts文件：
1.dts文件位于内核的arch/arm/boot/dts/$(board).dts，其中的$(board)指的是对应的CPU平台，比如i.MX6ul平台的dts文件如下：
1 imx6ul/linux-3.14.38-v2$ vim arch/arm/boot/dts/imx6ul-14x14-evk.dts（部分内容） 2 3 #include <dt-bindings/input/input.h> 4 #include "imx6ul.dtsi" 5 6 / { 7 model = "Freescale i.MX6 UltraLite NewLand Board"; 8 compatible = "fsl,imx6ul-14x14-evk", "fsl,imx6ul"; 9 10 chosen { 11 stdout-path = &uart1; 12 }; 13 14 memory { 15 reg = <0x80000000 0x20000000>; 16 }; 17 18 pxp_v4l2 { 19 compatible = "fsl,imx6ul-pxp-v4l2", "fsl,imx6sx-pxp-v4l2", "fsl,imx6sl-pxp-v4l2"; 20 status = "okay"; 21 }; 22 23 keyboard { 24 compatible = "max-keypad"; 25 pinctrl-names = "default"; 26 pinctrl-0 = <&pinctrl_keypad>; 27 in-gpios = <&gpio2 3 GPIO_ACTIVE_HIGH>, //key_in0 28 <&gpio2 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>, //key_in1 29 <&gpio2 5 GPIO_ACTIVE_HIGH>; //key_in2 30 31 out-gpios = <&gpio2 6 GPIO_ACTIVE_HIGH>, //key_out0 32 <&gpio2 2 GPIO_ACTIVE_HIGH>, //key_out1 33 <&gpio2 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>, //key_out2 34 <&gpio4 25 GPIO_ACTIVE_HIGH>, //key_out3 35 <&gpio4 26 GPIO_ACTIVE_HIGH>; //key_out4 36 status = "okay"; 37 }; 38 }; 39 40 &cpu0 { 41 arm-supply = <®_arm>; 42 soc-supply = <®_soc>; 43 }; 44 45 &clks { 46 assigned-clocks = <&clks IMX6UL_CLK_PLL4_AUDIO_DIV>; 47 assigned-clock-rates = <786432000>; 48 }; 49 50 &tsc { 51 pinctrl-names = "default"; 52 pinctrl-0 = <&pinctrl_tsc>; 53 status = "okay"; 54 xnur-gpio = <&gpio1 3 0>; 55 measure_delay_time = <0xffff>; 56 pre_charge_time = <0xfff>; 57 }; 58 59 &gpmi { 60 pinctrl-names = "default"; 61 pinctrl-0 = <&pinctrl_gpmi_nand_1>; 62 status = "okay"; 63 nand-on-flash-bbt; 64 }; 65 66 &lcdif { 67 pinctrl-names = "default"; 68 pinctrl-0 = <&pinctrl_lcdif_dat 69 &pinctrl_lcdif_ctrl>; 70 lcd_reset = <&gpio3 14 GPIO_ACTIVE_HIGH>; 71 display = <&display0>; 72 status = "okay"; 73 74 display0: display { 75 bits-per-pixel = <16>; 76 bus-width = <8>; 77 78 display-timings { 79 native-mode = <&timing0>; 80 timing0: timing0 { 81 clock-frequency = <9200000>; 82 hactive = <240>; 83 vactive = <320>; 84 hfront-porch = <8>; 85 hback-porch = <4>; 86 hsync-len = <41>; 87 vback-porch = <2>; 88 vfront-porch = <4>; 89 vsync-len = <10>; 90 91 hsync-active = <0>; 92 vsync-active = <0>; 93 de-active = <1>; 94 pixelclk-active = <0>; 95 }; 96 }; 97 }; 98 }; 99 100 101 102 103 &iomuxc { 104 pinctrl-names = "default"; 105 pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1>; 106 imx6ul-evk { 107 pinctrl_uart1: uart1grp { 108 fsl,pins = < 109 MX6UL_PAD_UART1_TX_DATA__UART1_DCE_TX 0x1b0b1 110 MX6UL_PAD_UART1_RX_DATA__UART1_DCE_RX 0x1b0b1 111 >; 112 }; 113 114 pinctrl_tsc: tscgrp { 115 fsl,pins = < 116 MX6UL_PAD_GPIO1_IO01__GPIO1_IO01 0xb0 117 MX6UL_PAD_GPIO1_IO02__GPIO1_IO02 0xb0 118 MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03 0xb0 119 MX6UL_PAD_GPIO1_IO04__GPIO1_IO04 0xb0 120 >; 121 }; 122 123 pinctrl_lcdif_dat: lcdifdatgrp { 124 fsl,pins = < 125 MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00 0x79 126 MX6UL_PAD_LCD_DATA01__LCDIF_DATA01 0x79 127 MX6UL_PAD_LCD_DATA02__LCDIF_DATA02 0x79 128 MX6UL_PAD_LCD_DATA03__LCDIF_DATA03 0x79 129 MX6UL_PAD_LCD_DATA04__LCDIF_DATA04 0x79 130 MX6UL_PAD_LCD_DATA05__LCDIF_DATA05 0x79 131 MX6UL_PAD_LCD_DATA06__LCDIF_DATA06 0x79 132 MX6UL_PAD_LCD_DATA07__LCDIF_DATA07 0x79 133 >; 134 }; 135 136 pinctrl_lcdif_ctrl: lcdifctrlgrp { 137 fsl,pins = < 138 MX6UL_PAD_LCD_CLK__LCDIF_WR_RWN 0x79 139 MX6UL_PAD_LCD_ENABLE__LCDIF_RD_E 0x79 140 MX6UL_PAD_LCD_HSYNC__LCDIF_RS 0x79 141 MX6UL_PAD_LCD_RESET__LCDIF_CS 0x79 142 /* used for lcd reset */ 143 MX6UL_PAD_LCD_DATA09__GPIO3_IO14 0x79 144 >; 145 }; 146 147 pinctrl_keypad: keypadgrp { 148 fsl,pins = < 149 MX6UL_PAD_ENET1_RX_EN__GPIO2_IO02 0x70a0 150 MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA0__GPIO2_IO03 0x70a0 151 MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA1__GPIO2_IO04 0x70a0 152 MX6UL_PAD_ENET1_TX_EN__GPIO2_IO05 0x70a0 153 MX6UL_PAD_ENET1_TX_CLK__GPIO2_IO06 0x70a0 154 MX6UL_PAD_ENET1_RX_ER__GPIO2_IO07 0x70a0 155 MX6UL_PAD_CSI_DATA04__GPIO4_IO25 0x70a0 156 MX6UL_PAD_CSI_DATA05__GPIO4_IO26 0x70a0 157 >; 158 }; 159 160 pinctrl_gpmi_nand_1: gpmi-nand-1 { 161 fsl,pins = < 162 MX6UL_PAD_NAND_CLE__RAWNAND_CLE 0xb0b1 163 MX6UL_PAD_NAND_ALE__RAWNAND_ALE 0xb0b1 164 MX6UL_PAD_NAND_WP_B__RAWNAND_WP_B 0xb0b1 165 MX6UL_PAD_NAND_READY_B__RAWNAND_READY_B 0xb000 166 MX6UL_PAD_NAND_CE0_B__RAWNAND_CE0_B 0xb0b1 167 MX6UL_PAD_NAND_CE1_B__RAWNAND_CE1_B 0xb0b1 168 MX6UL_PAD_NAND_RE_B__RAWNAND_RE_B 0xb0b1 169 MX6UL_PAD_NAND_WE_B__RAWNAND_WE_B 0xb0b1 170 MX6UL_PAD_NAND_DATA00__RAWNAND_DATA00 0xb0b1 171 MX6UL_PAD_NAND_DATA01__RAWNAND_DATA01 0xb0b1 172 MX6UL_PAD_NAND_DATA02__RAWNAND_DATA02 0xb0b1 173 MX6UL_PAD_NAND_DATA03__RAWNAND_DATA03 0xb0b1 174 MX6UL_PAD_NAND_DATA04__RAWNAND_DATA04 0xb0b1 175 MX6UL_PAD_NAND_DATA05__RAWNAND_DATA05 0xb0b1 176 MX6UL_PAD_NAND_DATA06__RAWNAND_DATA06 0xb0b1 177 MX6UL_PAD_NAND_DATA07__RAWNAND_DATA07 0xb0b1 178 >; 179 }; 180 }; 181 };
2.根据自己的开发需求配置dts文件，本文矩阵键盘驱动所使用到的GPIO管脚资源为：gpio2-2、gpio2-3、gpio2-4、gpio2-5、gpio2-6、gpio2-7、gpio4-25、gpio4-26。dts文件配置如下：
~/yangfile/imx6ul/linux-3.14.38-v2$ vim arch/arm/boot/dts/imx6ul-newland.dts
2.1 在dts文件中添加一个设备节点，比如我们是矩阵键盘驱动，那么就添加一个名为”keyboard“的设备节点；
2.2 compatible属性用于of_find_node_compatible函数获取设备节点用的，这个函数的通过”max-keypad“字符串去遍历device tree，查找匹配的设备节点；
2.3 pinctrl-0 = <&pinctrl_keypad>主要用于说明设备硬件资源在哪里获取，比如这里就是到iomuxc里面去获取IO资源
2.4 iomuxc设备节点里面定义了CPU所有的IO资源，包括每个IO口的初始化状态都定义好了，比如：MX6UL_PAD_ENET1_RX_EN_GPIO2_IO02 0x70a0，这里的MX6UL_PAD_ENET1_RX_EN_GPIO2_IO02宏表示的是GPIO2-2这个IO口的寄存器组（IO复用寄存器、IO方向控制寄存器、IO输入输出值设置寄存器），0x70a0这个值根据自己的驱动开发需求，查阅CPU手册定义，不唯一。
1 keyboard { 2 compatible = "max-keypad"; 3 pinctrl-names = "default";//这个设置成默认default就可以了，没什么特别要求 4 pinctrl-0 = <&pinctrl_keypad>;//到iomuxc里面去获取相应IO资源的初始化状态 5 in-gpios = <&gpio2 3 GPIO_ACTIVE_HIGH>, //“in-gpios”字符串可以自己随便定义，主要是为了获取gpio资源的时候匹配用的 6 <&gpio2 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>, //GPIO_ACTIVE_HIGH：逻辑高电平有效 7 <&gpio2 5 GPIO_ACTIVE_HIGH>; //key_in2 8 9 out-gpios = <&gpio2 6 GPIO_ACTIVE_HIGH>, //“out<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">-gpios”字符串可以自己随便定义，主要是为了获取gpio资源的时候匹配用的</span> 10 <&gpio2 2 GPIO_ACTIVE_HIGH>, //key_out1 11 <&gpio2 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>, //key_out2 12 <&gpio4 25 GPIO_ACTIVE_HIGH>, //key_out3 13 <&gpio4 26 GPIO_ACTIVE_HIGH>; //key_out4 14 status = "okay";//使能要使用的gpio资源 15 }; 16 }; 17 &iomuxc { 18 pinctrl-names = "default"; 19 pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1>; 20 。。。。。。。。 21 pinctrl_keypad: keypadgrp { 22 fsl,pins = < 23 MX6UL_PAD_ENET1_RX_EN__GPIO2_IO02 0x70a0 24 MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA0__GPIO2_IO03 0x70a0 25 MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA1__GPIO2_IO04 0x70a0 26 MX6UL_PAD_ENET1_TX_EN__GPIO2_IO05 0x70a0 27 MX6UL_PAD_ENET1_TX_CLK__GPIO2_IO06 0x70a0 28 MX6UL_PAD_ENET1_RX_ER__GPIO2_IO07 0x70a0 29 MX6UL_PAD_CSI_DATA04__GPIO4_IO25 0x70a0 30 MX6UL_PAD_CSI_DATA05__GPIO4_IO26 0x70a0 31 >; 32 };
3.编译dts文件，在内核根目录下执行以下命令：
~/yangfile/imx6ul/linux-3.14.38-v2$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gcc imx6ul-newland.dtb
(这里的arm-Linux-gcc只是个代表交叉编译器的标识，具体的根据实际情况而定)
4.将配置、编译后的dtb文件烧录到设备flash(或者SD卡)的dtb分区中。
2 驱动代码中如何注册dts文件中的设备
接触了device tree机制的驱动开发后，其实device tree机制就是Linux-2.6.x中的platform 总线机制的优化版本。OK,我们来说说基于device tree机制的驱动开发中注册设备的过程，这里以我写的矩阵键盘驱动代码的设备注册过程为例：
1.在probe函数中调用of_get_**或者of_find_**函数从dtb中获取设备资源：
1 static int max_keypad_probe(struct platform_device *pdev) 2 { 3 int i,ret; 4 struct device *dev; 5 struct device_node *dev_node = NULL; //add by zengxiany 6 7 dev = &pdev->dev; 8 。。。。。。 9 //省略部分代码 10 dev_node = of_find_compatible_node(NULL,NULL,"fsl,imx6ul-gpio"); 11 if(!of_device_is_compatible(dev_node,"fsl,imx6ul-gpio")) 12 { 13 printk("get keypad device node error! "); 14 return -EINVAL; 15 } 16 dev_node = of_find_compatible_node(dev_node,NULL,"max-keypad"); 17 if(!of_device_is_compatible(dev_node,"max-keypad")) 18 { 19 printk("failure to find max-keypad device node! "); 20 return -EINVAL; 21 } 22 23 for(i=0; i< KEYPAD_ROWS; i++) 24 { 25 gpio_map_rowkey[i] = of_get_named_gpio(dev_node,"in-gpios",i); 26 set_key_input(gpio_map_rowkey[i]); 27 } 28 29 for(i=0; i< KEYPAD_COLS; i++) 30 { 31 gpio_map_colkey0[i] = of_get_named_gpio(dev_node,"out-gpios",i); 32 set_key_input(gpio_map_colkey0[i]); 33 } 34 }
2.在init函数中注册设备：
1 //add by zengxiany for platform device register 2 static struct of_device_id max_keypad_of_match[] = { 3 { .compatible = "max-keypad", }, 4 { }, 5 }; 6 7 static struct platform_driver max_keypad_device_driver = { 8 .probe = max_keypad_probe, 9 .remove = max_keypad_remove, 10 .driver = { 11 .name = "max-keypad", 12 .owner = THIS_MODULE, 13 .of_match_table = of_match_ptr(max_keypad_of_match), 14 } 15 }; 16 static int __init keypad_module_init(void) 17 { 18 int ret; 19 ret = platform_driver_register(&max_keypad_device_driver);//modify by zengxiany 20 if(ret < 0) 21 { 22 printk("max_keypad_device driver init error! "); 23 return -ENODEV; 24 } 25 return 0; 26 } 27 28 static void __exit keypad_module_exit(void) 29 { 30 platform_driver_unregister(&max_keypad_device_driver); 31 }
OK,这样就完成了设备的注册