设备树的传输和设备树的内核解析

U-Boot将设备树加载到内存中的指定位置后，ARM内核的SoC通过通用寄存器r2传输内存中dtb的地址。内核获得地址后，进一步处理dtb文件。

设备树的传输

使用bootm加载内核镜像时(bootz是bootm的封装和功能扩展，本质上是一样的)。U-Boot跳转到内核的入口函数是boot_jump_linux

该功能的c文件在arch/arm/lib下，说明传输设备树的方式与SoC架构有关。这个函数在不同的SoCs被调出时特别重要，它是U-Boot和内核之间连接和交换信息的关键API。在执行了U-Boot的这个功能之后，CPU的控制权就完全交给了内核。

/*子命令：GO */静态void boot _ jump _ Linux(bootm _ headers _ t * images，int标志)

{。

调试(# # #将控制权转移到Linux(地址为lx)

"。

"，(ulong)kernel _ entry)；

bootstate _ mark(bootstate _ ID _ RUN _ OS)；

notify _ and _ clean up(假)；

if(IMage _ ENABLE _ OF _ LIFDT images-> > ft _ len)

r2=(无符号长)图像-】ft _ addr；

其他

R2=GD-〉BD-〉bi _ boot _ params；

}

R2作为存储设备树地址的寄存器，有两种方式获取其值，即实例化BOOM _ Header _ T数据结构的ft_addr，使用U-Boot的板级启动参数作为设备树地址。

Bootm_header_t模式

bootm_header_t的数据结构定义如下，供各种内核的SoC使用。每个制造商根据自己的中央处理器的特性，对每个成员进行不同的实例化。

/*

* do _ bootm()和do_bootm_ 《os》()使用的旧版和FIT格式标头

*套路。

*/typedef struct bootm_headers {。

char * ft _ addr/*平面开发树地址*/

ulong ft _ len/*扁平设备树的长度*/。

} bootm _ headers _ t；

在bootm_header_t模式下，U-Boot需要支持设备树，文件不为空。

ft_len和ft_addr属于bootm_header_t，这两个成员在U-Boot解析镜像文件时被实例化。函数调用堆栈如下：

do_bootz(struct cmd_tbl *cmdtp，int标志，int argc，char *const argv[])

-bootz_start()

- bootm_find_images(int标志，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-v 2021.04/common/image-FDT . c

Gd-> BD-> bi _ boot _ params模式

这是一种比较古老的方式，目前基本没有采用。Bi_boot_params是用于存储内核启动参数的地址，通常在板级初始化中指定。

这里执行代码的时候，可以通过打印出来，用调试工具连接，确认r2是否是期望值。

按内核解析设备树

分析分为两个阶段，第一阶段是检查和重新调整启动参数；在第二阶段，设备树被解压缩，即设备树从FDT变为美国东部时间，并创建device_node。

第一阶段的

内核启动日志中与设备树相关的第一项打印如下，即打印当前硬件设备的型号名称，“of: FDT:机器型号：v2p-ca9”

在物理CPU0x0上启动Linux

Linux版本5.4.124 (qemu@qemu) (gcc版本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

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

.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。

编辑：jq