10. 使用设备树插件实现RGB灯驱动¶
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。
10.1. 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。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | /dts-v1/;
/plugin/;
/ {
fragment@0 {
target-path = "/";
__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 =“/”。
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。
10.3. 实验代码讲解¶
本章的示例代码目录为：linux_driver/dynamic_device_tree
我们尝试将上一节编写的RGB灯节点使用动态设备树的方式添加到系统中。
10.3.1. 创建RGB灯的设备树插件¶
实现方法很简单，直接复制上一小节RGB灯的设备节点到设备树插件模板中，如下所示。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 | /dts-v1/;
/plugin/;
#include "../imx6ul-pinfunc.h"
#include "dt-bindings/gpio/gpio.h"
/ {
fragment@0 {
target-path = "/";
__overlay__ {
rgb_led2{
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
compatible = "fire,rgb_led";
ranges;
/*红灯节点*/
rgb_led_red@0x020C406C{
compatible = "fire,rgb_led_red";
reg = <0x020C406C 0x00000004
0x020E006C 0x00000004
0x020E02F8 0x00000004
0x0209C000 0x00000004
0x0209C004 0x00000004>;
status = "okay";
};
/*绿灯节点*/
rgb_led_green@0x020C4074{
compatible = "fire,rgb_led_green";
reg = <0x020C4074 0x00000004
0x020E01E0 0x00000004
0x020E046C 0x00000004
0x020A8000 0x00000004
0x020A8004 0x00000004>;
status = "okay";
};
/*蓝灯节点*/
rgb_led_blue@0x020C4074{
compatible = "fire,rgb_led_blue";
reg = <0x020C4074 0x00000004
0x020E01DC 0x00000004
0x020E0468 0x00000004
0x020A8000 0x00000004
0x020A8004 0x00000004>;
status = "okay";
};
};
};
};
};
|
第4-5行： RGB灯设备节点使用到的头文件，
第11-46行： 我们之前编写的RGB灯设备节点。
就这样简单，RGB灯的设备树插件已经做好了，下面重点是编译设备树插件并把设备树插件添加到系统。
10.4. 实验准备¶
在板卡上的部分GPIO可能会被系统占用，在使用前请根据需要修改 /boot/uEnv.txt 文件， 可注释掉某些设备树插件的加载，重启系统，释放相应的GPIO引脚。
如本节实验中，可能在鲁班猫系统中默认使能了 LED 的设备功能，
用在了LED子系统。引脚被占用后，设备树可能无法再加载或驱动中无法再申请对应的资源。
方法参考如下：
取消 LED 设备树插件，以释放系统对应LED资源，操作如下：
如若运行代码时出现“Device or resource busy”或者运行代码卡死等等现象， 请按上述情况检查并按上述步骤操作。
如出现 Permission denied 或类似字样，请注意用户权限，大部分操作硬件外设的功能，几乎都需要root用户权限，简单的解决方案是在执行语句前加入sudo或以root用户运行程序。
10.4.1. 通过内核工具编译设备树插件¶
设备树插件与设备树一样都是使用DTC工具编译，只不过设备树编译为.dtb。而设备树插件需要编译为.dtbo。 我们可以使用DTC编译命令编译生成.dtbo，但是这样比较繁琐、容易出错。
我们可以修改内核目录/arch/arm/boot/dts/overlays下的Makefile文件， 添加我们编辑好的设备树插件。并把设备树插件文件放在和Makefile文件同级目录下。 以进行设备树插件的编译。
在内核的根目录下执行如下命令即可：
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- npi_v7_defconfig
make ARCH=arm -j4 CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs
生成的.dtbo位于内核根目录下的“/arch/arm/boot/dts/overlays”目录下。
本章的RGB设备树插件为“imx-fire-rgb-led-overlay.dts”， 编译之后就会在/arch/arm/boot/dts/overlays目录下生成同名的imx-fire-rgb-led.dtbo文件。得到.dtbo后，下一步就是将其加载到系统中。
10.5. 实验效果¶
上一小节我们编译生成了.dtbo。.dtbo 可以被动态的加载到系统，这一小节介绍将设备树插件加入系统的方法。
10.5.1. uboot加载(适用野火linux开发板)¶
linux内核从4.4开始支持设备号树插件，支持并不代表默认开启。所以我们使用之前要配置内核开启这个功能。 如果使用的是我们提供的debian镜像（无论哪个版本）都是开启过了，无需再配置内核并重新编译。 假设使用的是debian镜像，下面介绍具体的加载步骤。
首先我们把编译好的设备树插件文件，上传到我们开发板中。
我们可以使用uboot加载编写好的设备树插件，只需完成简单的两个步骤：
1、将需要加载的.dtbo文件放入“/usr/lib/linux-image-4.19.35-imx6/overlays/”目录下。
2、将对应的设备树插件加载配置，写入uEnv.txt配置文件，系统启动过程中会自动从uEnv.txt读取要加载的设备树插件。
添加好后，我们重启开发板，并输入对应的命令可以查看设备树插件是否加载成功：
ls /sys/firmware/devicetree/base/
# 或者
ls /proc/device-tree
看到这些文件，证明已经加载成功了。
删除设备树”插件”时，我们只需将对用的插件在“/boot”目录下的uEnv.txt文件中添加#号注释即可。
从上图可以看出在uEnv.txt文件夹下有很多被屏蔽的设备树插件，这些设备树插件是烧写系统时自带的插件，为避免它们干扰我们的实验，这里把它们全部屏蔽掉。 如果要将RGB的设备树插件写入uEnv.txt也很简单，参照着写即可。书写格式为“dtoverlay=<设备树插件路径>”。 修改完成后保存、退出。执行reboot命令重启系统。正常情况下我们可以在“/proc/device-tree”找与插入的设备节点同名的文件夹。
10.5.2. 加载RGB灯驱动¶
驱动程序和应用程序的使用方法与上一章完全相同，可直接使用上一章的驱动和测试应用程序完成实验，实验现象完全相同。