RISCVLinuxkernel启动代码分析之十:设备树介绍(1)

保留内存节点需要reg属性用于静态分配，或需要size属性用于动态分配。动态分配可以使用对齐和分配范围属性来约束内存的分配位置。如果reg和size都存在，则该区域被视为静态分配，reg属性优先，size被忽略。

节点属性，其他标准属性可选

no-map 和 reusable 属性是互斥的，不能在同一节点中同时使用。Linux实施说明：

如果存在linux,cma-default默认属性，则linux将使用该区域作为连续内存分配器的默认池。

如果存在linux,dma-default默认属性，则linux将使用该区域作为一致dma分配器的默认池

设备节点引用保留内存

通过向设备节点添加内存区域属性，其他设备节点可以引用/保留内存节点中的区域。

当通过[UEFI]引导时，静态/保留内存区域也必须列在通过[UEFI]中定义的GetMemoryMap()获得的系统内存映射中。保留的内存区域需要包含在UEFI内存映射中，以防止UEFI应用程序的分配。

具有无映射属性的保留区域必须在EfiReservedMemoryType类型的内存映射中列出。所有其他保留区域必须以EfiBootServicesData类型列出。

动态保留内存区域不得列在[UEFI]内存映射中，因为它们是在退出固件引导服务后由操作系统分配的

示例

此示例为Linux内核定义了3个连续的区域：一个是所有设备驱动程序的默认区域（大小分别为Linux、cma和64MiB），另一个是专用于帧缓冲区设备的区域（名为framebuffer@78000000，8MiB），一个用于多媒体处理（命名为multimedia@77000000，640MB）

/ {#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;memory {reg = <0x40000000 0x40000000>;};reserved-memory {#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;ranges;/* global autoconfigured region for contiguous allocations */linux,cma {compatible = "shared-dma-pool";reusable;size = <0x4000000>;alignment = <0x2000>;linux,cma-default;};display_reserved: framebuffer@78000000 {reg = <0x78000000 0x800000>;};multimedia_reserved: multimedia@77000000 {compatible = "acme,multimedia-memory";reg = <0x77000000 0x4000000>;};};/* ... */fb0: video@12300000 {memory-region = <&display_reserved>;/* ... */};scaler: scaler@12500000 {memory-region = <&multimedia_reserved>;/* ... */};codec: codec@12600000 {memory-region = <&multimedia_reserved>;/* ... */};}

/chosen节点

/chosen节点不代表系统中的真实设备，而是描述了系统固件在运行时选择或指定的参数。它应该是根节点的子节点。

其中bootargs属性用于传递参数给内核，最常使用。

示例

chosen {

bootargs = "root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.1 console=ttyS0,115200";

};

/cpus节点

所有设备树都需要有一个/cpus节点。它并不代表系统中的真实设备，而是作为代表系统cpu的子cpu节点的容器。

/cpus/cpu*节点

cpu节点表示一个硬件执行块，它足够独立，能够运行操作系统，而不会干扰可能运行其他操作系统的其他cpu

共享MMU的硬件线程通常在一个cpu节点下表示。如果设计了其他更复杂的CPU拓扑结构，CPU的绑定必须描述拓扑结构（例如，不共享MMU的线程）

CPU和线程通过统一的编号空间进行编号，该编号空间应尽可能与中断控制器的CPU/线程编号相匹配

跨cpu节点具有相同值的属性可以放置在/cpus节点中。客户端程序必须首先检查特定的cpu节点，但如果找不到预期的属性，则应查看父/cpus节点。这使得所有CPU上相同的属性表示不那么冗长。

每个CPU节点的节点名称应该是cpu

一般属性

老版本中clock-frequency是bus-frequency

TLB属性

cpu节点的以下属性描述了处理器MMU中的转换备用缓冲区。

Internal (L1) Cache属性

next-level-cache在老版本叫l2-cache

示例

cpus {#address-cells = <1>;#size-cells = <0>;cpu@0 {device_type = "cpu";reg = <0>;d-cache-block-size = <32>; // L1 - 32 bytesi-cache-block-size = <32>; // L1 - 32 bytesd-cache-size = <0x8000>; // L1, 32Ki-cache-size = <0x8000>; // L1, 32Ktimebase-frequency = <82500000>; // 82.5 MHzclock-frequency = <825000000>; // 825 MHz};};

/cpus/cpu*/l?-cache节点

处理器和系统可以实现额外级别的缓存层次结构。例如，第二级（L2）或第三级（L3）缓存。这些缓存可以紧密集成到CPU中，也可以在多个CPU之间共享

具有兼容值“cache”的设备节点描述了这些类型的缓存。

缓存节点应定义phandle属性，与缓存关联或共享缓存的所有cpu节点或缓存节点都应包含一个下一级缓存属性，该属性将phandle指定给缓存节点。

缓存节点可以在CPU节点或设备树中的任何其他适当位置下表示

示例

两个CPU，每个CPU都有自己的片上L2和共享L3

cpus {#address-cells = <1>;#size-cells = <0>;cpu@0 {device_type = "cpu";reg = <0>;cache-unified;cache-size = <0x8000>; // L1, 32 KBcache-block-size = <32>;timebase-frequency = <82500000>; // 82.5 MHznext-level-cache = <&L2_0>; // phandle to L2L2_0:l2-cache {compatible = "cache";cache-unified;cache-size = <0x40000>; // 256 KBcache-sets = <1024>;cache-block-size = <32>;cache-level = <2>;next-level-cache = <&L3>; // phandle to L3L3:l3-cache {compatible = "cache";cache-unified;cache-size = <0x40000>; // 256 KBcache-sets = <0x400>; // 1024cache-block-size = <32>;cache-level = <3>;};};};cpu@1 {device_type = "cpu";reg = <1>;cache-unified;cache-block-size = <32>;cache-size = <0x8000>; // L1, 32 KBtimebase-frequency = <82500000>; // 82.5 MHzclock-frequency = <825000000>; // 825 MHznext-level-cache = <&L2_1>; // phandle to L2L2_1:l2-cache {compatible = "cache";cache-unified;cache-level = <2>;cache-size = <0x40000>; // 256 KBcache-sets = <0x400>; // 1024cache-line-size = <32>; // 32 bytesnext-level-cache = <&L3>; // phandle to L3};};};

标准属性

compatible

属性名: compatible

值类型:

兼容compatible属性值由一个或多个字符串组成(字符串以\0结尾)，多个字符串按一般到具体的顺序组织,这些字符串定义了设备的特定编程模型,用于表达一系列类似设备的兼容性,可能一个设备驱动程序兼容多个设备。

使用此字符串列表来选择设备驱动程序。

我们前面opensbi和linux代码中就大量看到了使用compatible来进行匹配。

推荐“制造商，型号”的描述方式。

字符串应仅由小写字母、数字和破折号组成，并且应以字母开头。单个逗号通常仅在供应商前缀后使用。不应使用下划线。

示例:

compatible = "fsl,mpc8641", "ns16550";

在这个例子中，操作系统将首先尝试定位支持fsl的设备驱动程序mpc8641。如果找不到驱动程序，它将尝试查找支持更通用的ns16550设备类型的驱动程序。即按照一般到具体的描述组织。

model

属性名: model

值类型:

model属性值是一个，指定设备的制造商型号。推荐的格式是：“制造商，型号”。

示例

model = "fsl,MPC8349EMITX";

phandle

属性名: phandle

值类型:

phandle属性为设备树中具备唯一性的节点指定数字标识符。phandle属性值由需要引用该节点的其他节点使用。

示例:

节点pic定义了phandle=1的标志，这样another-device-node可以通过1找到pic节点。

pic@10000000 {

phandle = <1>;

interrupt-controller;

reg = <0x10000000 0x100>;

}

another-device-node {

interrupt-parent = <1>;

}

注老版本属性名是linux,phandle. 如果要兼容则先看是否是phandle然后再看是不是linux,phandle.

DTS中的大多数设备树不包含显式的phandle属性。当DTS编译为二进制DTB格式时，DTC工具会自动插入phandle属性。

status

属性名: status

值类型:

status属性表示设备的运行状态。如果没有该属性则默认认为是”okay”。

值有如下

#address-cells 和 #size-cells

属性名: #address-cells, #size-cells

值类型:

可以在设备树层次结构中具有子节点的任何节点中使用，并描述了应如何寻址子设备节点。

#address-cells属性定义了以多少个单元,对子节点的reg属性的地址进行编码;

#size-cells属性定义了以多少个单元,对子节点的reg属性的大小进行编码。

#address-cells和#size-cells不是从设备树中的祖先继承的，所以要在所有拥有子节点的节点处明确指定,不指定则dtc编译时会告警。

程序解析时如果没找到这个属性则默认认为 #address-cells为2,#size-cells为1.

示例

#address-cells 和 #size-cells都是1，所以子节点serial中的reg属性,0x4600表示地址，0x100表示大小。

soc {#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;serial@4600 {compatible = "ns16550";reg = <0x4600 0x100>;clock-frequency = <0>;interrupts = <0xA 0x8>;interrupt-parent = <&ipic>;};}

reg

属性名: reg

值类型: 编码为任意数量的 (address, length) 对。

reg属性描述了设备资源在其父总线定义的地址空间内的地址。最常见的是内存映射IO寄存器块的偏移量和长度，但在某些总线类型上可能有不同的含义。根节点定义的地址空间中的地址是CPU实际地址。

其中address和length由多少个组成,由父节点的#address-cells 和 #size-cells指定。

如果#size-cells为0则表示没有length,只有address.

示例

假设父节点

#address-cells和#size-cells values 都是1

则以下表示偏移0x3000处的0x20字节区域，和偏移0xFE00处的0x100字节区域。

reg = <0x3000 0x20 0xFE00 0x100>;

virtual-reg

属性名: virtual-reg

值类型:

指定了一个有效地址，该地址映射到由reg属性指定的第一个物理地址。此属性使引导程序能够为客户端程序提供已设置的虚拟到物理映射。

ranges

属性名: ranges

值类型: 或者  编码为任意数量的(child-bus-address, parent-busaddress, length)三元组。

range属性提供了一种定义总线地址空间（子地址空间）和总线节点父节点地址空间（父地址空间）之间映射或转换的方法。该属性定义在父节点。

child-bus-address是子总线地址空间内的物理地址。地址的单元数取决于ranges所在节点下的#address-cells属性的指定。

parent-busaddress是父总线地址空间内的物理地址。地址的单元数取决于ranges所在节点的父节点下的#address-cells属性的指定。

length指定了子地址空间中范围的大小。大小的单元数取决于ranges所在节点下的#address-cells属性的指定。

如果属性定义为值，则表示父地址空间和子地址空间相同，不需要进行地址转换。

如果总线节点中不存在该属性，则假定节点的子节点和父地址空间之间不存在映射。

示例

soc {compatible = "simple-bus";#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;ranges = <0x0 0xe0000000 0x00100000>;
serial@4600 {device_type = "serial";compatible = "ns16550";reg = <0x4600 0x100>;clock-frequency = <0>;interrupts = <0xA 0x8>;interrupt-parent = <&ipic>;};}

soc节点指定ranges属性

<0x0 0xe0000000 0x00100000>;

对于1MB的地址空间范围，在物理0x0处寻址的子节点映射到物理0xe0000000的父地址。通过此映射，serial节点可以通过地址0xe0004600来寻址，偏移量为0x4600（在reg中指定）加上范围中指定的0xe0000000映射。

dma-ranges

属性名: dma-ranges

值类型: 或者 编码为任意数量的(child-bus-address, parent-busaddress, length) 三元组.

dma-ranges用于描述内存映射总线的(dma)结构，该总线的设备树父节点可以通过源自总线的dma操作进行访问。它提供了一种定义总线物理地址空间和总线父级物理地址空间之间的映射或转换的方法。该属性定义在父节点。和ranges类似。

child-bus-address 是子总线地址空间的物理地址, 单元数由dma-ranges所在节点的#address-cells 决定

parent-bus-address 是父总线地址空间的物理地址,单元数由dma-ranges父节点的#address-cells 决定

length指定了子地址空间中范围的大小。单元数由dma-ranges所在节点的#address-cells 决定。

dma-coherent

属性名: dma-coherent

值类型:

对于默认I/O non-coherent 的架构，non-coherent用于表示设备支持coherent DMA 操作。某些架构默认是non-coherent DMA ，此属性不适用。

dma-noncoherent

属性名: dma-noncoherent

值类型:

对于默认I/O coherent 的架构，dma-noncoherent用于表示设备不支持coherent DMA 操作。某些架构默认是non-coherent DMA ，此属性不适用。

name (已弃用)

属性名: name

值类型:

name属性用于指定节点名称。此属性已弃用，不建议使用。它可能用于较旧的不符合DTSpec的设备树。操作系统应根据node-name来确定节点名称。

device_type (已弃用)

属性名: device_type

值类型:

device_type属性在IEEE 1275中用于描述设备的FCode编程模型。由于DTSpec没有FCode，因此该属性已被弃用，为了与IEEE 1275衍生的设备树兼容，它应该只包含在cpu和memory节点上。