ARM Linux社區(qū)為什么要引入設備樹

 

Linux之父Linus Torvalds閑來無事，在翻看ARM Linux代碼的時候，有一天終于忍不住了。他在2011年3月17日的ARM Linux郵件列表中說道：“This whole ARM thing is a f*cking pain in the ass”。這句話迫使ARM Linux社區(qū)引入了設備樹。

 

Linus Torvalds為什么會發(fā)飆呢?而ARM Linux社區(qū)的牛人為什么又乖乖地聽話了?你得首先理解Linux設備驅(qū)動框架中一個非常好的設計：設備信息和驅(qū)動分離。

 

為了什么說明設備信息和驅(qū)動分離的概念，先來看一個簡單的模擬代碼實例：

 

【例-1】實現(xiàn)一個代碼，把要使用的信息簡單寫死在代碼中：

 

int add() /*模擬驅(qū)動代碼*/

 

{

 

return 3+5; /*模擬設備信息*/

 

}

 

優(yōu)點：簡單

 

缺點：一旦加數(shù)和被加數(shù)發(fā)生變化就得改代碼

 

改進設計如下：

 

【例-2】實現(xiàn)一個代碼，把要使用的信息和操作代碼分離開來：

 

struct dev{

 

int id;

 

int x;

 

int y;

 

}; /*模擬設備信息結(jié)構(gòu)*/

 

strcut drv{

 

int id;

 

int (*add)(struct dev *info);

 

}; /*模擬驅(qū)動結(jié)構(gòu)*/

 

int add(struct dev *info) /*模擬驅(qū)動代碼*/

 

{

 

return info->x + info->y; /*模擬設備信息-通過參數(shù)傳遞進來*/

 

}

 

struct drv drv = {

 

.id = 1,

 

.add = add,

 

};

 

/*模擬設備信息*/

 

struct dev dev = {

 

.id = 1,

 

.x = 3,

 

.y = 5,

 

};

 

/*模擬總線初始化匹配設備信息和驅(qū)動代碼*/

 

int bus()

 

{

 

if(dev.id == drv.id){

 

return drv.add(&dev);

 

}

 

...

 

}

 

優(yōu)點：不管加數(shù)和被加數(shù)怎么變化，不需要修改代碼，僅需要修改信息

 

缺點：結(jié)構(gòu)比較復雜

 

那這個設備信息和驅(qū)動分離的設計跟驅(qū)動有什么關(guān)系呢?熟悉硬件編程的同學都知道，硬件一般的構(gòu)成可以使用下圖簡單表述：

 

 

 

操作外設的驅(qū)動代碼邏輯，只要硬件是一樣的，就不會變化。但是外設掛到不同的主機上，可能會存在I/O地址的變化，如果有中斷也是一樣的，中斷號也可能不同。這些I/O地址和中斷號就是設備信息，使用這些信息來操作控制硬件的代碼就是驅(qū)動。

 

如果采用【例-1】的設計方式，那么同一個硬件外設接到不同的主機，或是換了地址線/中斷線，設備信息就變化了，得去修改驅(qū)動。但是采用【例-2】的方式進行設計，問題就迎刃而解：不管同樣的外設硬件接到哪里或是那個平臺，其驅(qū)動代碼邏輯并不需要改動，而僅僅需要改變下設備信息，主要的就是I/O地址和中斷號。

 

說了這么半天，跟引入設備樹有什么關(guān)系呢?華清教學使用的開發(fā)板(A8/A9)都使用DM9000網(wǎng)卡芯片。DM9000驅(qū)動是開源的，在主線內(nèi)核源碼中就有。我們每次基于A8/A9板子移植的時候，DM9000驅(qū)動并沒有修改過，僅僅是選配了下，主要的工作是在板級文件中添加了設備信息。DM9000驅(qū)動使用的是platform框架，所以添加了一份DM9000網(wǎng)卡芯片的platform_device信息。問題來了，如果使用C代碼的形式來描述設備信息，則在內(nèi)核源碼中，將會有多份DM9000的platform_device設備信息，造成了內(nèi)核代碼冗余。

 

解決這個問題的辦法就是引入設備樹，改造【例-2】來說明設備樹的作用。

 

【例-3】實現(xiàn)一個代碼，不僅把要使用的信息和操作代碼分離開來，而且信息不是C代碼編寫的，而是文本配置文件保存的：

 

struct dev{

 

int id;

 

int x;

 

int y;

 

}; /*模擬設備信息結(jié)構(gòu)*/

 

strcut drv{

 

int id;

 

int (*add)(struct dev *info);

 

}; /*模擬驅(qū)動結(jié)構(gòu)*/

 

int add(struct dev *info) /*模擬驅(qū)動代碼*/

 

{

 

return info->x + info->y; /*模擬設備信息-通過參數(shù)傳遞進來*/

 

}

 

struct drv drv = {

 

.id = 1,

 

.add = add,

 

};

 

/*模擬設備樹-一個特殊的配置文件，xxx.dtbs的文本文件*/

 

/{

 

......

 

Dm9000{

 

x = 3;

 

y = 5;

 

};

 

......

 

};

 

/*模擬總線初始化匹配設備信息和驅(qū)動代碼*/

 

int bus()

 

{

 

/*模擬設備樹初始化處理*/

 

讀文件(xxx.dtbs);

 

解析文件內(nèi)容(根據(jù)設備樹的規(guī)則來解析);

 

生成struct dev設備信息;

 

if(dev.id == drv.id){

 

return drv.add(&dev);

 

}

 

...

 

}

 

如果像【例-3】這樣，就可以解決大量設備信息的代碼冗余問題。

 

推而廣之，系統(tǒng)的軟硬件信息都可以使用設備樹來描述。這樣的話，ARM Linux社區(qū)就不會因為支持板子和驅(qū)動越來越多造成內(nèi)核源碼中出現(xiàn)很多冗余代碼(主要是板級文件)，僅僅需要移植者，把系統(tǒng)的軟硬件信息通過設備樹提供出來，選配一下內(nèi)核代碼，就可以了。

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