13. 设备树插件(Device Tree Overlays)¶

Linux4.4以后引入了动态设备树(Dynamic DeviceTree)，我们这里翻译为“设备树插件”。设备树插件可以理解为主设备树的“补丁”它动态的加载到系统中，并被内核识别。例如我们要在系统中增加RGB驱动，那么我们可以针对RGB这个硬件设备写一个设备树插件，然后编译、加载到系统即可，无需从新编译整个设备树。

设备树插件是在设备树基础上增加的内容，我们之前讲解的设备树语法完全适用，甚至我们可以直接将之前编写的设备树节点复制到设备树插件里。具体使用方法介绍如下。

13.1. 设备树插件格式¶

设备树插件拥有相对固定的格式，甚至可以认为它只是把设备节点加了一个“壳”编译后内核能够动态加载它。格式如下，具体节点省略。

设备树插件基本格式1¶

/dts-v1/;
/plugin/;

 / {
        fragment@0 {
            target-path = "/";
            __overlay__ {
            /*在此添加要插入的节点*/
                .......
            };
        };

        fragment@1 {
            target = <&XXXXX>;
            __overlay__ {
                /*在此添加要插入的节点*/
                .......
            };
        };
    .......
};

第1行： 用于指定dts的版本。
第2行： 表示允许使用未定义的引用并记录它们，设备树插件中可以引用主设备树中的节点，而这些“引用的节点”对于设备树插件来说就是未定义的，所以设备树插件应该加上“/plugin/”。
第6行： 指定设备树插件的加载位置，默认我们加载到根节点下，既“target-path =“/”,或者使用target = <&XXXXX>，增加节点或者属性到某个节点下。
第7-8行： 我们要插入的设备及节点或者要引用(追加)的设备树节点放在__overlay__ {…}内，你可以增加、修改或者覆盖主设备树的节点。

另外一种设备树插件格式：

设备树插件基本格式2¶

/dts-v1/;
/plugin/;

&{/} {
    /*此处在根节点"/"下,添加要插入的节点或者属性*/
};

&XXXXX {
    /*此处在节点"XXXXX"下,添加要插入的节点或者属性*/
};

以上两种格式的设备树插件都可以使用，本章的实验以第二种格式为例。编译都是在内核源码下，具体参考 驱动环境搭建章节，如果单独编译需要注意一些库的使用和DTC版本。

13.2. 设备树插件加载¶

设备树插件的加载是通过uboot，流程如下：

编写设备树插件源文件，通过DTC工具编译生成.dtbo文件，存储在boot分区；
加载boot分区的设备树插件到内存；
在uboot中，合并设备树插件dtbo和设备树dtb文件为一个设备树，并得到内存指定地址；
启动内核，传递设备树在内存中的地址。

13.3. 设备树插件——LED灯实验¶

13.3.1. 硬件介绍¶

本节实验使用到Lubancat_AW系列板卡

13.3.2. 设备树插件编写和加载¶

本章的示例代码目录为：linux_driver/dynamic_device_tree

为避免冲突，需要删除上一章节在主设备树上添加的led_test节点并更新主设备树，本章改为使用设备树插件的形式，在内核源码/arch/arm64/boot/dts/sunxi/overlay/目录下添加名为h618-lubancat-led-overlay.dts的文件，内容参考如下：

以LubanCat-A1为例：

led设备树插件¶

/dts-v1/;
/plugin/;

/ {
    fragment@0 {
            target-path = "/";

            __overlay__ {
            /*添加led_test节点,*/
            led_test{
                #address-cells = <1>;
                #size-cells = <0>;
                compatible = "fire,led_test";

                led@0x0300b000{   //GPIO(PC,PF,PG,PH,PI)寄存器基地址
                    reg = <0x0300b000>;
                    status = "okay";
                };
            };
        };
    };
};

以上内容和上一章节区别不大，只是根据设备树插件的编写格式进行修改。

第6行： 指定设备树插件的加载位置，加载到根节点下。
第8-21行： 我们要插入的设备及节点或者要引用(追加)的设备树节点放在__overlay__ {…}内，将上一章节主设备树的test_led节点添加于此。

修改内核目录/arch/arm64/boot/dts/sunxi/overlay/下的Makefile文件，添加我们编辑好的设备树插件，以进行设备树插件的编译。

然后在内核源码顶层目录执行以下命令编译设备树插件：

#加载配置文件
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- linux_h618_defconfig
#使用dtbs参数单独编译设备树
make ARCH=arm64 -j4 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- dtbs

编译出来的设备树插件在 内核源码/arch/arm64/boot/dts/sunxi/overlay/h618-lubancat-led-overlay.dtbo，将设备树插件传到板卡的 /boot/dtb/sunxi/overlay/ 目录下，并在 /boot/uEnv.txt 按照格式添加我们的设备树插件，然后重启开发板，那么系统就会加载我们编译的设备树插件。

13.3.3. 驱动代码¶

驱动部分和上一章节完全一样，此处不做过多说明，区别只是上一章节使用设备树，本章节使用设备树插件，原理是一样的。

13.3.4. 测试LED¶

在本节实验中，鲁班猫系列板卡，系统设备树中均默认使能了 LED 的设备功能，需要关闭设备树的leds节点，可以修改leds节点的 status = "okay"; 为 status = "disabled";，然后编译设备树进行替换，也可以在板卡中直接使用以下命令关闭系统leds驱动对LED的控制：

sudo sh -c 'echo 0 > /sys/class/leds/led_sys/brightness'

将led的亮度调为0，与此同时led的触发条件自动变为none，从而取消leds驱动对LED的控制。

将设备树、驱动程序和应用程序通过NFS或SCP等方式拷贝到开发板中。

重启后在目录/proc/device-tree/下，可以找到led_test，图中控制的是GPIO0_C7引脚，如下所示：

执行如下命令加载驱动：

sudo insmod led_test.ko

驱动加载成功后直接运行应用程序如下所示。

命令：./test_app <命令>

命令是一个“unsigned char”型数据，输入1表示灭，0表示亮。

执行结果如下：

与此同时，观察板卡心跳灯可以看到LED亮或者灭。