一、什么是设备树

设备树，将这个词分开就是设备和树，描述设备树的文件叫DTS(Device Tree Source)，这个DTS文件采用树形结构描述板级设备，也就是开发板上的设备信息，比如CPU数量、内存基地址、IIC接口上接了哪些设备、SPI接口上接了哪些设备等等，如图所示

DTS文件的主要功能就是按照上图所示结构来描述板子上的设备信息。一个SOC可以做出很多不同的板子，这些不同的板子肯定有共同的信息，将这些共同的信息提取出来作为一个通用的文件，其他的.dts文件直接引用这个通用文件即可，这个通用文件就是.dtsi文件，类似于C语言中的头文件。一般.dts描述板级信息(也就是开发板上有哪些IIC设备、SPI设备等)，.dtsi描述SOC级信息(也就是SOC有几个CPU、主频多少、各个外设控制器等)

二、DTS、DTB和DTC

DTS是设备树源码文件，DTB是将DTS编译以后得到的二进制文件。将.c文件编译为.o需要用到gcc编译器，那么将.dts编译为.dtb需要DTC工具！如果要编译DTS文件的话只需要到Linux源码根目录下，然后执行如下命令：

make all
或者
make dtbs

make all命令是编译Linux源码中的所有东西，包括zImage，.ko驱动模块以及设备树，如果只是编译设备树的话建议使用make dtbs命令

三、DTS语法

1、设备节点

板子上的每个设备都是一个节点，叫做设备节点，每个节点都通过一些属性来描述节点信息

2、标准属性

compatible属性也叫兼容性属性，一般驱动程序文件都会有一个OF匹配表，此OF匹配表保存着一些compatible值，如果设备节点的compatible属性值和OF匹配表中的任何一个值相等，那么就表示设备可以使用这个驱动

model属性

一般model属性描述设备模块信息，比如名字

model="wm8960-audio";

status属性

四、设备树下的LED驱动实验

1、修改设备树文件

在根节点下创建一个名为led的子节点，打开imx6ull-alientek-emmc.dts文件，在根节点/最后面输入如下所示内容

1 alphaled {
2     #address-cells = <1>;
3     #size-cells = <1>;
4     compatible = "alpha-led";
5     status = "okay";
6     reg = < 0X020C406C 0X04 /* CCM_CCGR1_BASE */
7             0X020E0068 0X04 /* SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE */
8             0X020E02F4 0X04 /* SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
9             0X0209C000 0X04 /* GPIO1_DR_BASE */
10             0X0209C004 0X04 >; /* GPIO1_GDIR_BASE */
11 };

设备树修改完成以后重新编译

make dtbs

编译完成以后得到imx6ull-alientek-emmc.dtb，使用新的imx6ull-alientek-emmc.dtb启动Linux内核。Linux启动成功以后进入到/proc/device-tree/目录下查看是否有led这个节点

2、LED灯驱动程序编写

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include /***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名        : dtsled.c
作者          : 左忠凯
版本           : V1.0
描述           : LED驱动文件。
其他           : 无
论坛            : www.openedv.com
日志           : 初版V1.0 2019/7/9 左忠凯创建
***************************************************************/
#define DTSLED_CNT            1              /* 设备号个数 */
#define DTSLED_NAME            "dtsled"    /* 名字 */
#define LEDOFF                     0            /* 关灯 */
#define LEDON                     1            /* 开灯 *//* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;/* dtsled设备结构体 */
struct dtsled_dev{dev_t devid;            /* 设备号      */struct cdev cdev;        /* cdev     */struct class *class;        /* 类         */struct device *device;    /* 设备      */int major;                /* 主设备号      */int minor;                /* 次设备号   */struct device_node    *nd; /* 设备节点 */
};struct dtsled_dev dtsled;    /* led设备 *//** @description        : LED打开/关闭* @param - sta     : LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED* @return             : 无*/
void led_switch(u8 sta)
{u32 val = 0;if(sta == LEDON) {val = readl(GPIO1_DR);val &= ~(1 << 3);    writel(val, GPIO1_DR);}else if(sta == LEDOFF) {val = readl(GPIO1_DR);val|= (1 << 3);    writel(val, GPIO1_DR);}    
}/** @description        : 打开设备* @param - inode     : 传递给驱动的inode* @param - filp     : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量*                       一般在open的时候将private_data指向设备结构体。* @return             : 0 成功;其他 失败*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{filp->private_data = &dtsled; /* 设置私有数据 */return 0;
}/** @description        : 从设备读取数据 * @param - filp     : 要打开的设备文件(文件描述符)* @param - buf     : 返回给用户空间的数据缓冲区* @param - cnt     : 要读取的数据长度* @param - offt     : 相对于文件首地址的偏移* @return             : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败*/
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return 0;
}/** @description        : 向设备写数据 * @param - filp     : 设备文件，表示打开的文件描述符* @param - buf     : 要写给设备写入的数据* @param - cnt     : 要写入的数据长度* @param - offt     : 相对于文件首地址的偏移* @return             : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败*/
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{int retvalue;unsigned char databuf[1];unsigned char ledstat;retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);if(retvalue < 0) {printk("kernel write failed!\r\n");return -EFAULT;}ledstat = databuf[0];        /* 获取状态值 */if(ledstat == LEDON) {    led_switch(LEDON);        /* 打开LED灯 */} else if(ledstat == LEDOFF) {led_switch(LEDOFF);    /* 关闭LED灯 */}return 0;
}/** @description        : 关闭/释放设备* @param - filp     : 要关闭的设备文件(文件描述符)* @return             : 0 成功;其他 失败*/
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}/* 设备操作函数 */
static struct file_operations dtsled_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = led_open,.read = led_read,.write = led_write,.release =     led_release,
};/** @description    : 驱动出口函数* @param         : 无* @return         : 无*/
static int __init led_init(void)
{u32 val = 0;int ret;u32 regdata[14];const char *str;struct property *proper;/* 获取设备树中的属性数据 *//* 1、获取设备节点：alphaled */dtsled.nd = of_find_node_by_path("/alphaled");if(dtsled.nd == NULL) {printk("alphaled node nost find!\r\n");return -EINVAL;} else {printk("alphaled node find!\r\n");}/* 2、获取compatible属性内容 */proper = of_find_property(dtsled.nd, "compatible", NULL);if(proper == NULL) {printk("compatible property find failed\r\n");} else {printk("compatible = %s\r\n", (char*)proper->value);}/* 3、获取status属性内容 */ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "status", &str);if(ret < 0){printk("status read failed!\r\n");} else {printk("status = %s\r\n",str);}/* 4、获取reg属性内容 */ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 10);if(ret < 0) {printk("reg property read failed!\r\n");} else {u8 i = 0;printk("reg data:\r\n");for(i = 0; i < 10; i++)printk("%#X ", regdata[i]);printk("\r\n");}/* 初始化LED */
#if 0/* 1、寄存器地址映射 */IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(regdata[0], regdata[1]);SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[2], regdata[3]);SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[4], regdata[5]);GPIO1_DR = ioremap(regdata[6], regdata[7]);GPIO1_GDIR = ioremap(regdata[8], regdata[9]);
#elseIMX6U_CCM_CCGR1 = of_iomap(dtsled.nd, 0);SW_MUX_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 1);SW_PAD_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 2);GPIO1_DR = of_iomap(dtsled.nd, 3);GPIO1_GDIR = of_iomap(dtsled.nd, 4);
#endif/* 2、使能GPIO1时钟 */val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);val &= ~(3 << 26);    /* 清楚以前的设置 */val |= (3 << 26);    /* 设置新值 */writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);/* 3、设置GPIO1_IO03的复用功能，将其复用为*    GPIO1_IO03，最后设置IO属性。*/writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);/*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性*bit 16:0 HYS关闭*bit [15:14]: 00 默认下拉*bit [13]: 0 kepper功能*bit [12]: 1 pull/keeper使能*bit [11]: 0 关闭开路输出*bit [7:6]: 10 速度100Mhz*bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力*bit [0]: 0 低转换率*/writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);/* 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 */val = readl(GPIO1_GDIR);val &= ~(1 << 3);    /* 清除以前的设置 */val |= (1 << 3);    /* 设置为输出 */writel(val, GPIO1_GDIR);/* 5、默认关闭LED */val = readl(GPIO1_DR);val |= (1 << 3);    writel(val, GPIO1_DR);/* 注册字符设备驱动 *//* 1、创建设备号 */if (dtsled.major) {        /*  定义了设备号 */dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);} else {                        /* 没有定义设备号 */alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);    /* 申请设备号 */dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid);    /* 获取分配号的主设备号 */dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid);    /* 获取分配号的次设备号 */}printk("dtsled major=%d,minor=%d\r\n",dtsled.major, dtsled.minor);    /* 2、初始化cdev */dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&dtsled.cdev, &dtsled_fops);/* 3、添加一个cdev */cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);/* 4、创建类 */dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);if (IS_ERR(dtsled.class)) {return PTR_ERR(dtsled.class);}/* 5、创建设备 */dtsled.device = device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME);if (IS_ERR(dtsled.device)) {return PTR_ERR(dtsled.device);}return 0;
}/** @description    : 驱动出口函数* @param         : 无* @return         : 无*/
static void __exit led_exit(void)
{/* 取消映射 */iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);iounmap(GPIO1_DR);iounmap(GPIO1_GDIR);/* 注销字符设备驱动 */cdev_del(&dtsled.cdev);/*  删除cdev */unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT); /* 注销设备号 */device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);class_destroy(dtsled.class);
}module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("mxh");

3、运行测试

修改Makefile

KERNELDIR := /home/mxh/linux/IMX6ULL/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_gaCURRENT_PATH := $(shell pwd)obj-m := dtsled.obuild: kernel_moduleskernel_modules:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules 
clean:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

make -j4

编译成功以后就会生成一个名为“dtsled.ko”的驱动模块文件

arm-linux-gnueabihf-gcc ledAPP.c -o ledAPP

将dtsled.ko 和 ledAPP 这两个文件拷贝到 rootfs/lib/modules/4.1.15 目录中，重启开发板，进入到目录 lib/modules/4.1.15 中，输入如下命令加载 dtsled.ko 驱动模块：

depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe dtsled.ko //加载驱动

驱动加载成功以后会在终端中输出一些信息

驱动加载成功以后就可以使用 ledApp 软件来测试驱动是否工作正常，输入如下命令打开

LED 灯：

./ledAPP /dev/dtsled 1 //打开 LED 灯
./ledAPP /dev/dtsled 0 //关闭 LED 灯
rmmod dtsled.ko //卸载