[Happy Hacking Nezha Board] 掌握 Device Tree Oerlay 的魔法



  • Device Tree 是目前嵌入式 Linux 系统最常用的设备解耦工具, 所以要玩转嵌入式 Linux , 这个东西必须掌握.

    DTB, DTS , DTSI?

    在 tina sdk 代码中, 有 board.dts , sun20iw1p1.dtsi 这些文件, 这些就是 device tree 的源文件,或者说描述文件.

    dts 通过 dtc 这个编译器可以编译成 dtb 以及后面我们要用到的 dtbo(dtb overlay) , 它们是二进制文件, Linux 和 uboot 可以使用.

    DTC

    Device Tree Compiler , dts 的编译工具, Linux 下面可以使用包管理工具按照

    # redora
    sudo dnf install dtc
    
    # ubuntu
    
    sudo apt install device-tree-compiler
    
    

    windows 参考(未验证):
    https://github.com/lbmeng/dtc

    dtb overlay 示例代码

    在之前给出的 demo 镜像中, pwm7 这个设备的驱动部分在 dts 中被注释了, 所以我们尝试用 dtb overlay 给他弄回来.

    dtbo 的编译只要 dtc 就可以, 但是我们会看到 dtsi 中有 c 语言的 #include 宏,所以还会用到 c编译根据展开宏,如果没有 #include ,就不需要.

    使用 #include 宏展开示例, include 里面都是 dt-bindings 目录下的文件,该目录在 tina 中的位置是: lichee/linux-5.4/include , 你要展开需要将 lichee/linux-5.4/include/dt-bindings 拷贝到 dts 目录中来

    cpp -nostdinc -I. -undef -x assembler-with-cpp board.dts > board-with-include.dts
    
    

    执行后, board-with-include.dts 就是 include 展开后的代码.

    pwm7-overlay.dts 示例代码

    /dts-v1/;
    /plugin/;
    
    / {
        [email protected] {
        target-path = "/soc/[email protected]";
            __overlay__ {
                 pwm7_pin_a: [email protected] {
                    pins = "PD22";
                    function = "pwm7";
                    drive-strength = <10>;
                    bias-pull-up;
                };
    
                pwm7_pin_b: [email protected] {
                    pins = "PD22";
                    function = "gpio_in";
                };
            };
        };
    
        [email protected] {
            target-path = "/soc/[email protected]7";
           
            __overlay__ {
                pinctrl-names = "active", "sleep";
                pinctrl-0 = <&pwm7_pin_a>;
                pinctrl-1 = <&pwm7_pin_b>;
                status = "okay";
            };
        };
    
    };
    

    头部是作为一个 overlay 的描述, 和 dts 相比多了 /plugin/; 这个节点

    /dts-v1/;
    /plugin/;
    

    后面同样有个 / 根节点, 然后需要覆盖的地方用 [email protected] 作为节点名称

    fragment 里面 target-path 为需要覆盖的节点路径, 也可以用 target 使用的是引用.

    后面 overlay 里面就是需要覆盖的属性.

    编译

    dtc -I dts -O dtb -o ./pwm7-overlay.dtbo ./pwm7-overlay.dts
    

    这样得到的 pwm7-overlay.dtbo 文件就是我们所要的. 可以用
    fdtdump ./pwm7-overlay.dtbo 查看结果

    测试

    一个测试程序 (pwm.sh, 来自 RVBoards) 和蜂鸣器扩展版

    #!/bin/bash
    #pwm 节点
    pwmnode=pwm$1
    #输出提示pwm$1 通道
    echo  /sys/class/pwm/pwmchip0/${pwmnode}
    #申请pwm$1 通道
    echo $1 > /sys/class/pwm/pwmchip0/export
    #指定pwm$1 通道的频率
    echo $2 > /sys/class/pwm/pwmchip0/${pwmnode}/period
    #指定pwm$1 通道的占空比
    echo $3 > /sys/class/pwm/pwmchip0/${pwmnode}/duty_cycle
    #使能pwm$1 通道 
    echo 1 > /sys/class/pwm/pwmchip0/${pwmnode}/enable
    #使能pwm$1 通道 工作时间10s
    sleep 10
    #失能pwm$1 通道 
    echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/${pwmnode}/enable
    #等待pwm$1 通道 关闭
    sleep 1
    #注销pwm$1 通道
    echo $1 > /sys/class/pwm/pwmchip0/unexport
    

    在没有配置 dtb overlay 的系统中执行

    # 设置 7 号 pwm 引脚数据
    ./pwm.sh 7 300000 150000
    

    会出现错误

    然后将 pwm7-overlay.dtbo 复制到 boot 分区的 overlay 目录下, 在编辑 config.txt 添加配置
    dtoverlay=pwm7-overlay , 配置中不需要加 .dtbo, 系统会自动添加.

    重启后, 在执行
    ./pwm.sh 7 300000 150000 , 蜂鸣器就会响了.

    如果没有蜂鸣器扩展版,可以查看 /sys/class/pwm/ 里面的内容,进行前后对比,也会发现 dtb overlay 生效了.

    后记

    dtb 以及相关技术需要去掌握,掌握了就可以把开发板玩的更溜了, 如果你去使用各种大的扩展板, 基本都会涉及到 dtb overlay.


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