Linux设备树的传递以及Kernel中对设备树的解析
本文主要为大家分享Linux设备树的传递以及Kernel中对设备树的解析，有需要的朋友可以参考下当 U-Boot 将设备树加载到内存指定位置后，ARM 内核的 SoC 以通用寄存器 r2 来传递 dtb 在内存中的地址。kernel 获取到该地址后对 dtb 文件做进一步的处理。
设备树的传递
当使用 bootm 加载 kernel 镜像时（bootz 是对 bootm 的一种封装以及功能扩展，实质一样）。U-Boot 跳转到 kernel 的入口函数是 boot_jump_linux
这个函数的 C 文件在 arch/arm/lib 下，说明设备树的传递的方式是与 SoC 架构相关的。不同的 SoC 在 bring-up 时，这个函数格外重要，这是 U-Boot 与 kernel 之间衔接、交互信息的一个关键 API。U-Boot 的这个函数执行结束后，将 CPU 的控制权完整的交给 kernel。
/* Subcommand: GO */
static void boot_jump_linux(bootm_headers_t *images, int flag)
{
...
debug("## Transferring control to Linux (at address %08lx)" \
"...\n", (ulong) kernel_entry);
bootstage_mark(BOOTSTAGE_ID_RUN_OS);
announce_and_cleanup(fake);
if (IMAGE_ENABLE_OF_LIBFDT && images->ft_len)
r2 = (unsigned long)images->ft_addr;
else
r2 = gd->bd->bi_boot_params;
...
} r2 作为存放设备树地址的寄存器，其取值有两种方式，分别是例化 bootm_header_t 这个数据结构的 ft_addr，以及利用 U-Boot 的板级启动参数作为设备树的地址。
bootm_header_t 方式
数据结构 bootm_header_t 的定义如下，供各种内核的 SoC 使用，每家厂商根据自己 CPU 的特点对各个成员进行不同的例化。
/*
* Legacy and FIT format headers used by do_bootm() and do_bootm_<os>()
* routines.
*/
typedef struct bootm_headers {
...
char *ft_addr;/* flat dev tree address */
ulong ft_len; /* length of flat device tree */
...
} bootm_headers_t; 用 bootm_header_t 的方式，U-Boot 需支持设备树以及文件非空。
ft_len 以及 ft_addr 属于 bootm_header_t，在 U-Boot 解析镜像文件时，实例化这两个成员。函数调用栈如下：
do_bootz(struct cmd_tbl *cmdtp, int flag, int argc, char *const argv[])
-bootz_start()
--bootm_find_images(int flag, int argc, char *const argv[], ulong start,ulong size)
---boot_get_fdt(flag, argc, argv, IH_ARCH_DEFAULT, &images,&images.ft_addr, &images.ft_len);
u-boot-v2021.04/common/image-fdt.c gd->bd->bi_boot_params 方式
这种属于比较古老的一种方式了，目前基本不会采用。bi_boot_params 是一个存放内核启动参数的地址，通常是在板级初始化中进行指定。
代码执行到此处，r2 是否为预期的值，一是可以通过打印的方式、再有使用调试工具连上去确认。
kernel 对设备树的解析
解析分两个阶段，第一阶段进行校验以及启动参数的再调整；第二阶段完成设备树的解压，也就是将设备树由 FDT 变成 EDT，创建 device_node。
第一阶段
kernel 启动日志中与设备树相关的第一条打印如下，也就是打印出当前硬件设备的模型名，"OF: fdt: Machine model: V2P-CA9" 。
Booting Linux on physical CPU 0x0
Linux version 5.4.124 (qemu@qemu) (gcc version 6.5.0 (Linaro GCC 6.5-2018.12)) #3 SMP Fri Jun 25 15:26:02 CST 2021
CPU: ARMv7 Processor revision 0 (ARMv7), cr=10c5387d
CPU: PIPT / VIPT nonaliasing data cache, VIPT nonaliasing instruction cache
OF: fdt: Machine model: V2P-CA9 这个模型名是在设备树文件的头部定义的，定义当前设备的总体名称。
// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
* ARM Ltd. Versatile Express
*
* CoreTile Express A9x4
* Cortex-A9 MPCore (V2P-CA9)
*
* HBI-0191B
*/
/dts-v1/;
#include "vexpress-v2m.dtsi"
/ {
model = "V2P-CA9";
...
} 但这并不是 kernel 对设备树第一次进行处理的地方。在此之前已有其他的操作。函数调用栈如下：
setup_arch(char **cmdline_p) arch/arm/kernel/setup.c
atags_vaddr = FDT_VIRT_BASE(__atags_pointer);
setup_machine_fdt(void *dt_virt) arch/arm/kernel/devtree.c
early_init_dt_verify()
of_flat_dt_match_machine()drivers/of/fdt.c
early_init_dt_scan_nodes();
__machine_arch_type = mdesc->nr; 第 2 行、__atags_pointer 是 dtb 在内存中的地址，这个地址在汇编阶段（若镜像为 zImage，那么在解压缩阶段就完成了）便获取到了。由于执行到 setup_arch 时 mmu 已经使能并且 4K 的段页表也已经完成了映射，而 U-Boot 传递给 kernel 的设备树 fdt 地址属于物理地址，因此需要将物理地址转换成虚拟地址。
head-common.S
.align2
.type__mmap_switched_data, %object
__mmap_switched_data:
#ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
#ifndef CONFIG_XIP_DEFLATED_DATA
.long_sdata @ r0
.long__data_loc @ r1
.long_edata_loc @ r2
#endif
.long__bss_stop @ sp (temporary stack in .bss)
#endif
.long__bss_start @ r0
.long__bss_stop @ r1
.longinit_thread_union + THREAD_START_SP @ sp
.longprocessor_id @ r0
.long__machine_arch_type @ r1
.long__atags_pointer @ r2 第一阶段对设备树的配置主要包括：
A 对 dtb 文件进行 crc32 校验，检测设备树文件是否合法 early_init_dt_verify()
B early_init_dt_scan_nodes()
/* Retrieve various information from the /chosen node */
of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_chosen, boot_command_line);
/* Initialize {size,address}-cells info */
of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_root, NULL);
/* Setup memory, calling early_init_dt_add_memory_arch */
of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_memory, NULL);
C 更新__machine_arch_type
D 更新 chosen 上面这个 chosen 信息可以在 kernel 起来后再次查看做了哪些修改。
第二阶段
第二阶段单纯的是将设备树 ABI 文件进行解压缩，由 FDT 变成 EDT，生成相应的 device_node 结点。这个阶段的函数调用栈如下：
unflatten_device_tree();
*__unflatten_device_tree()
/* First pass, scan for size */
size = unflatten_dt_nodes(blob, NULL, dad, NULL);
/* Second pass, do actual unflattening */
unflatten_dt_nodes(blob, mem, dad, mynodes);
unflatten_dt_nodes()
populate_node() device_nodes 结点如下：
device_node 创建完成后，kernel 创建 platform_device 时依据这个阶段完成的工作情况进行对应的设备注册，供驱动代码使用。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/PPOcZa-hr-iotGsec1O60w
http://www.zzvips.com/article/180437.html
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