設(shè)備樹的傳遞及kernel 對(duì)設(shè)備樹的解析

當(dāng) U-Boot 將設(shè)備樹加載到內(nèi)存指定位置后，ARM 內(nèi)核的 SoC 以通用寄存器 r2 來傳遞 dtb 在內(nèi)存中的地址。kernel 獲取到該地址后對(duì) dtb 文件做進(jìn)一步的處理。

設(shè)備樹的傳遞

當(dāng)使用 bootm 加載 kernel 鏡像時(shí)（bootz 是對(duì) bootm 的一種封裝以及功能擴(kuò)展，實(shí)質(zhì)一樣）。U-Boot 跳轉(zhuǎn)到 kernel 的入口函數(shù)是 boot_jump_linux

這個(gè)函數(shù)的 C 文件在 arch/arm/lib 下，說明設(shè)備樹的傳遞的方式是與 SoC 架構(gòu)相關(guān)的。不同的 SoC 在 bring-up 時(shí)，這個(gè)函數(shù)格外重要，這是 U-Boot 與 kernel 之間銜接、交互信息的一個(gè)關(guān)鍵 API。U-Boot 的這個(gè)函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，將 CPU 的控制權(quán)完整的交給 kernel。

/* Subcommand： GO */static void boot_jump_linux（bootm_headers_t *images， int flag）

{

。。。

debug（“## Transferring control to Linux （at address %08lx）”

“。。。

”， （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 作為存放設(shè)備樹地址的寄存器，其取值有兩種方式，分別是例化 bootm_header_t 這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的 ft_addr，以及利用 U-Boot 的板級(jí)啟動(dòng)參數(shù)作為設(shè)備樹的地址。

bootm_header_t 方式

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) bootm_header_t 的定義如下，供各種內(nèi)核的 SoC 使用，每家廠商根據(jù)自己 CPU 的特點(diǎn)對(duì)各個(gè)成員進(jìn)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 需支持設(shè)備樹以及文件非空。

ft_len 以及 ft_addr 屬于 bootm_header_t，在 U-Boot 解析鏡像文件時(shí)，實(shí)例化這兩個(gè)成員。函數(shù)調(diào)用棧如下：

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

這種屬于比較古老的一種方式了，目前基本不會(huì)采用。bi_boot_params 是一個(gè)存放內(nèi)核啟動(dòng)參數(shù)的地址，通常是在板級(jí)初始化中進(jìn)行指定。

代碼執(zhí)行到此處，r2 是否為預(yù)期的值，一是可以通過打印的方式、再有使用調(diào)試工具連上去確認(rèn)。

kernel 對(duì)設(shè)備樹的解析

解析分兩個(gè)階段，第一階段進(jìn)行校驗(yàn)以及啟動(dòng)參數(shù)的再調(diào)整；第二階段完成設(shè)備樹的解壓，也就是將設(shè)備樹由 FDT 變成 EDT，創(chuàng)建 device_node。

第一階段

kernel 啟動(dòng)日志中與設(shè)備樹相關(guān)的第一條打印如下，也就是打印出當(dāng)前硬件設(shè)備的模型名，“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 1502 CST 2021

CPU： ARMv7 Processor ［410fc090］ revision 0 （ARMv7）， cr=10c5387d

CPU： PIPT / VIPT nonaliasing data cache， VIPT nonaliasing instruction cache

OF： fdt： Machine model： V2P-CA9

這個(gè)模型名是在設(shè)備樹文件的頭部定義的，定義當(dāng)前設(shè)備的總體名稱。

// 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”;

。。。

}

但這并不是 kernel 對(duì)設(shè)備樹第一次進(jìn)行處理的地方。在此之前已有其他的操作。函數(shù)調(diào)用棧如下：

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 在內(nèi)存中的地址，這個(gè)地址在匯編階段（若鏡像為 zImage，那么在解壓縮階段就完成了）便獲取到了。由于執(zhí)行到 setup_arch 時(shí) mmu 已經(jīng)使能并且 4K 的段頁(yè)表也已經(jīng)完成了映射，而 U-Boot 傳遞給 kernel 的設(shè)備樹 fdt 地址屬于物理地址，因此需要將物理地址轉(zhuǎn)換成虛擬地址。

head-common.S

.align 2

.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

.long init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp

.long processor_id @ r0

.long __machine_arch_type @ r1

.long __atags_pointer @ r2

第一階段對(duì)設(shè)備樹的配置主要包括：

A 對(duì) dtb 文件進(jìn)行 crc32 校驗(yàn)，檢測(cè)設(shè)備樹文件是否合法 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

上面這個(gè) chosen 信息可以在 kernel 起來后再次查看做了哪些修改。

第二階段

第二階段單純的是將設(shè)備樹 ABI 文件進(jìn)行解壓縮，由 FDT 變成 EDT，生成相應(yīng)的 device_node 結(jié)點(diǎn)。這個(gè)階段的函數(shù)調(diào)用棧如下：

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 結(jié)點(diǎn)如下：

device_node 創(chuàng)建完成后，kernel 創(chuàng)建 platform_device 時(shí)依據(jù)這個(gè)階段完成的工作情況進(jìn)行對(duì)應(yīng)的設(shè)備注冊(cè)，供驅(qū)動(dòng)代碼使用。

編輯：jq