一、背景

dtb作為二進(jìn)制文件被加載到內(nèi)存中，然后由內(nèi)核讀取并進(jìn)行解析，如果對(duì)dtb文件的格式不了解，那么在看設(shè)備樹解析相關(guān)的內(nèi)核代碼時(shí)將會(huì)寸步難行，而閱讀源代碼才是了解設(shè)備樹最好的方式。

所以，如果需要更透徹的了解設(shè)備樹解析的細(xì)節(jié)，第一步就是需要了解設(shè)備樹的格式。

二、dtb的由來(lái)

設(shè)備樹的一般操作方式是：開發(fā)人員根據(jù)開發(fā)需求編寫dts文件，然后使用dtc將dts編譯成dtb文件。

DTB文件是由DTS文件通過(guò)dtc命令編譯生成的二進(jìn)制文件。DTS文件不能直接被內(nèi)核解析，需要編譯成DTB文件才可以直接被內(nèi)核識(shí)別并解析使用的。

dts文件是文本格式的文件，而dtb是二進(jìn)制文件，在linux啟動(dòng)時(shí)被加載到內(nèi)存中，接下來(lái)我們需要來(lái)分析設(shè)備樹dtb文件的格式。

三、dts和dtb文件的

編譯.dts文件生成DTB文件：

dtc -I dts -O dtb -o output.dtb input.dts

反匯編DTB文件生成.dts文件：換

dtc -I dtb -O dts -o output.dts input.dtb

四、dtb格式總覽

dtb的格式是這樣的：

4.1dtbheader

但凡涉及到數(shù)據(jù)的記錄，就一定會(huì)有一個(gè)總的描述部分，就像磁盤的超級(jí)塊，書的目錄，dtb當(dāng)然也不例外，這個(gè)描述頭部就是dtb的header部分，通過(guò)這個(gè)header部分，用戶可以快速地了解到整個(gè)dtb的大致信息。header可以用這么一個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)描述：

struct fdt_header { fdt32_t magic; /* magic word FDT_MAGIC */ fdt32_t totalsize; /* total size of DT block */ fdt32_t off_dt_struct; /* offset to structure */ fdt32_t off_dt_strings; /* offset to strings */ fdt32_t off_mem_rsvmap; /* offset to memory reserve map */ fdt32_t version; /* format version */ fdt32_t last_comp_version; /* last compatible version */ /* version 2 fields below */ fdt32_t boot_cpuid_phys; /* Which physical CPU id we're booting on */ /* version 3 fields below */ fdt32_t size_dt_strings; /* size of the strings block */ /* version 17 fields below */ fdt32_t size_dt_struct; /* size of the structure block */ };

各字段含義如下：

magic

設(shè)備樹的魔數(shù)，魔數(shù)其實(shí)就是一個(gè)用于識(shí)別的數(shù)字，表示設(shè)備樹的開始，linuxdtb的魔數(shù)為0xd00dfeed.

totalsize

這個(gè)設(shè)備樹的size，也可以理解為所占用的實(shí)際內(nèi)存空間。

off_dt_struct

offsettodt_struct，表示整個(gè)dtb中structure部分所在內(nèi)存相對(duì)頭部的偏移地址

off_dt_strings

offsettodt_string，表示整個(gè)dtb中string部分所在內(nèi)存相對(duì)頭部的偏移地址

off_mem_rsvmap

offsettomemoryreservemap，dtb中memoryreservemap所在內(nèi)存相對(duì)頭部的偏移地址，

version

設(shè)備樹的版本，截至目前的最新版本為17.

last_comp_version

最新的兼容版本

boot_cpuid_phys

這部分僅在版本2中存在，后續(xù)版本不再使用。

size_dt_strings

表示整個(gè)dtb中string部分的大小

size_dt_struct

表示整個(gè)dtb中struct部分的大小

alignmentgap

中間的alignmentgap部分表示對(duì)齊間隙，它并非是必須的，它是否被提供以及大小由具體的平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)齊和的要求以及數(shù)據(jù)是否已經(jīng)對(duì)齊來(lái)決定。

memoryreservemap

memoryreservemap：描述保留的內(nèi)存部分，這個(gè)map的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是這樣的：

{ uint64_t physical_address; uint64_t size; }

這部分存儲(chǔ)了此結(jié)構(gòu)的列表，整個(gè)部分的結(jié)尾由一個(gè)數(shù)據(jù)為0的結(jié)構(gòu)來(lái)表示(即physical_address和size都為0，總共16字節(jié))。

這一部分的數(shù)據(jù)并非是節(jié)點(diǎn)中的memory子節(jié)點(diǎn)，而是在設(shè)備開始之前(也就是第一個(gè)花括號(hào)之前)定義的,例如：

/dts-v1/ /memreserve/ 0x10000000 0x100000 /*在結(jié)構(gòu)提中的表示為 physical_address=0x10000000，size=0x100000 */ { ... }

這一部分的作用是告訴內(nèi)核哪一些內(nèi)存空間需要被保留而不應(yīng)該被系統(tǒng)覆蓋使用，因?yàn)樵趦?nèi)核啟動(dòng)時(shí)常常需要?jiǎng)討B(tài)申請(qǐng)大量的內(nèi)存空間，只有提前進(jìn)行注冊(cè)，用戶需要使用的內(nèi)存才不會(huì)被系統(tǒng)征用而造成數(shù)據(jù)覆蓋。

值得一提的是，對(duì)于設(shè)備樹而言，即使不指定保留內(nèi)存，系統(tǒng)也會(huì)默認(rèn)為設(shè)備樹保留相應(yīng)的內(nèi)存空間。

同時(shí)，這一部分需要64位(8字節(jié))對(duì)齊。

4.2device-treestructure

device-treestructure：每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)被描述為一個(gè)struct，節(jié)點(diǎn)之間可以嵌套，因此也會(huì)有嵌套的struct。

structure的的結(jié)構(gòu)是這樣的：

一個(gè)node開始信號(hào)，OF_DT_BEGIN_NODE，內(nèi)容為：0x00000001

對(duì)于版本1-3而言，這一部分是節(jié)點(diǎn)的全路徑，以/開頭，而對(duì)于版本16及以上，這部分只是unitname(root除外，它沒有unitname)，unitname是以0結(jié)尾的字符串

可選的對(duì)齊字節(jié)

對(duì)于每個(gè)屬性字段：

如果有子節(jié)點(diǎn)，遞歸地對(duì)子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行描述。

節(jié)點(diǎn)結(jié)束信號(hào)，OF_DT_END_NODE，數(shù)據(jù)為0x00000002.

每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息都按照上述結(jié)構(gòu)被描述，需要注意的是，所有用于描述一個(gè)特定節(jié)點(diǎn)的屬性都必須在任何子節(jié)點(diǎn)之前定義，雖然設(shè)備樹的層次結(jié)構(gòu)不會(huì)因此產(chǎn)生二義性，但是linuxkernel的解析程序要求這么做。

4.3device-treestrings

device-treestrings：在dtb中有大量的重復(fù)字符串，比如"model","compatile"等等，為了節(jié)省空間，將這些字符串統(tǒng)一放在某個(gè)地址，需要使用的時(shí)候直接使用索引來(lái)查看。

需要注意的是，屬性部分格式為key=value，key部分被放置在strings部分，而value部分的字符串并不會(huì)放在這一部分，而是直接放在structure中。

五、dtb文件解析示例

光說(shuō)不練假把式，下面我就使用一個(gè)簡(jiǎn)單的示例來(lái)剖析dtb的文件格式。

下述示例僅僅是一個(gè)演示demo，不針對(duì)任何平臺(tái)，為了演示方便，編寫了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的dts文件。

/dts-v1/; / { compatible = "hd,test_dts", "hd,test_xxx"; #address-cells = ; #size-cells = ; model = "HD test dts"; chosen { stdout-path = "/ocp/serial@ffff"; }; memory@80000000 { device_type = "memory"; reg = ; }; led1:led@2000000 { compatible = "test_led"; #address-cells = ; #size-cells = ; reg = ; }; };

編譯當(dāng)前dts文件，獲取對(duì)應(yīng)的dtb文件。

鑒于dtb文件為二進(jìn)制文件，普通編輯器打開顯示亂碼，我們使用ultraEdit查看，它將數(shù)據(jù)以16進(jìn)制形式顯示：

整個(gè)頭部為40字節(jié)，16進(jìn)制為0x28，從頭部信息中off_mem_rsvmap部分可以得到，reservememory起始地址為0x28，上文中提到，這一部分使用一個(gè)16字節(jié)的struct來(lái)描述，以一個(gè)全為0的struct結(jié)尾。

后16字節(jié)全為0，可以看出，這里并沒有設(shè)置reservememory。

structure部分

上文回顧：每一個(gè)屬性都是以key=value的形式來(lái)描述，value部分可選。

偏移地址來(lái)到0x00000038(0x28+0x10),接下來(lái)8個(gè)字節(jié)為00000003，根據(jù)上述structure中的描述，這是OF_DT_PROP，即標(biāo)示屬性的開始。

接下來(lái)4字節(jié)為00000018，表明該屬性的value部分size為24字節(jié)。

接下來(lái)4字節(jié)是當(dāng)前屬性的key在string部分的偏移地址，這里是00000000，由頭部信息中off_dt_strings可以得到，string部分的開始為00000174，偏移地址為0，所以對(duì)應(yīng)字符串為"compatible"。

之后就是value部分，這部分的數(shù)據(jù)是字符串，可以直接從圖片右側(cè)欄看出，總共24字節(jié)的字符串"hd,test_dts","hd,test_xxx",因?yàn)樽址g以0結(jié)尾，所以程序可以識(shí)別出這是兩個(gè)字符串。

可以看出，到這里，compatible="hd,test_dts","hd,test_xxx";這個(gè)屬性就被描述完了，對(duì)于屬性的描述還是非常簡(jiǎn)單的。

按照固有的規(guī)律，接下來(lái)就是對(duì)#address-cells=<0x1>的解析，然后是#size-cells=<0x1>...

然后就是遞歸的子節(jié)點(diǎn)chosen，memory@80000000等等都是按照上文中提到的structure解析規(guī)則來(lái)進(jìn)行解析，最后以00000002結(jié)尾。

與根節(jié)點(diǎn)不同的是，子節(jié)點(diǎn)有一個(gè)unitname，即chosen，memory@80000000這些名稱，并非節(jié)點(diǎn)中的.name屬性。

而整個(gè)結(jié)構(gòu)的結(jié)束由00000009來(lái)描述。

一般而言，在32位系統(tǒng)中，dtc在編譯dts文件時(shí)會(huì)自動(dòng)考慮對(duì)齊問(wèn)題，所以對(duì)于設(shè)備樹的對(duì)齊字節(jié)，我們只需要有所了解即可，并不會(huì)常接觸到。

文章來(lái)源：易百納技術(shù)社區(qū)

https://www.ebaina.com/articles/140000016352