安卓系统面经_安卓面经(9/20)Kernel 设备树解析
牛客高级系列专栏:
安卓(安卓系统开发也要掌握)
- 想通关安卓面试,请看:《150道安卓高频面试题目录及答案链接》
- 想通关安卓系统面试,请看:《140道安卓系统Framework面试题目录及答案链接》
- 想进阶安卓开发,请看:《Android进阶知识体系解析_15大安卓进阶必备知识点》
- 想了解安卓APP完整开发流程,请看:《安卓APP完整开发流程》
- 想掌握安卓App性能优化,请看:《安卓性能优化讲解和实战专栏》
- 想掌握Gradle语法,制作Gradle插件,请看:《安卓Gradle语法解析和实践大全》
嵌入式
- 想通关嵌入式面试,请看: 《111道嵌入式面试题目录及答案链接》
- 想多掌握几个嵌入式项目,请看:《6个嵌入式项目交流分享(附源码)》
- 本人是2020年毕业于广东工业大学研究生:许乔丹,有国内大厂CVTE和世界500强企业安卓开发经验,该专栏整理本人从嵌入式Linux转Android系统开发过程中对常见安卓系统开发面试题的理解;
- 1份外卖价格助您提高安卓面试准备效率,为您面试保驾护航!!
正文开始⬇
1 概念
1.1 什么是设备树dts(Device Tree)?
Linux内核使用DTS(Device Tree Source)和DTB(Device Tree Binary)来描述嵌入式设备的硬件结构。DTS是机器可读的文本文件,其中包含设备树的节点和属性,DTB是由DTS编译器生成的二进制文件。
在Linux内核启动时,会使用bootloader将DTB加载到内存中,并在内核启动时将DTB解析成设备树形式。设备树是一种层级结构,类似于文件系统,用于描述硬件设备的结构和属性,可以枚举硬件组件并在Linux内核中实例化它们。
设备树的节点(node)和属性(property)描述了硬件设备的结构和属性。每个节点包含了一个设备的信息,而每个属性用来描述该设备的某个方面。设备树可以包含多个节点,每个节点都有一个节点名和一个父节点路径。节点名通常用于标识该节点所代表的硬件设备,而父节点路径用于描述硬件设备的层次结构。
设备树通常包含以下几类节点:
- 根节点:设备树中唯一的顶层节点,在Linux内核启动后创建,包含其他所有设备树节点。
- SoC节点:描述处理器芯片的节点,例如CPU、GPU、DMA等。
- 总线节点(例如I2C、SPI、PCI、USB):描述连接SoC外设的总线控制器。
- 设备节点:描述连接到总线上的具体硬件设备。
- 逻辑设备节点:描述与设备相关的逻辑设备,例如网络接口、串口、LED等。
对于一个设备树节点,可以具有以下属性:
- compatible:设备的型号、品牌和版本信息。
- reg:设备的注册地址,用于描述设备内存和寄存器的物理地址。
- interrupt-parent和interrupts:用于描述设备中断,并指定中断控制器的地址。
- clock:描述设备时钟的信息。
在设备树中,节点和属性都是用DTS语言编写的。DTS语言支持以下语法:
- 所有语句均以分号结尾。
- 节点使用中括号,属性使用尖括号。
- 属性名和属性值之间使用冒号。
- 属性值可以是整数、字符串、布尔变量等。
以下是一个简单的DTS示例,用于描述一个GPIO设备。
/dts-v1/;
/ {
gpio {
compatible = "linux,gpio";
reg = <0x40 0x10>;
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;
};
};
以上内容应该可以让你对Linux Kernel的DTS有一个初步的认识。
1.2 使用设备树有哪些优势?
Linux内核从3.x版本之后开始支持使用设备树,这样做的意义重大,可以实现驱动代码与设备的硬件信息相互的隔离,减少了代码中的耦合性。
使用设备树具有以下优势:
- 可移植性好:设备树可以描述硬件设备的结构和属性,从而使得嵌入式系统的驱动程序更加具有可移植性,可以在不同的平台、不同的SOC上使用相同的驱动程序。
- 软件与硬件分离:设备树将硬件设备的结构和属性描述从内核空间分离出来,使得嵌入式系统开发过程中,软件和硬件开发可以并行进行,方便软硬件团队之间的协作。
- 系统配置灵活:设备树允许系统构建者在不改变内核源代码的情况下,动态更新硬件设备的配置信息,能够提高软件开发和调试的效率。
- 设备驱动开发方便:设备树将硬件设备的应用接口、中断和DMA信息等全部包含在内,驱动程序开发者可以通过使用设备树中的信息来快速开发驱动程序。
- 系统启动更快:传统的Linux内核启动时需要通过读取ATAG结构体等方式获取硬件信息,开销较大,而使用设备树可以快速地获取硬件信息并进行设备驱动程序的加载,能够提高系统启动的速度。
总的来说,使用设备树可以使得嵌入式系统开发更加灵活、方便和效率化,降低硬件开发成本,提高软硬件协作的效率。
2 解析
2.1 dts
DTS(Device Tree Source)是一个用于描述嵌入式硬件的语言,经过编译后可以得到二进制的DTB文件。DTS文件包含了设备树的节点和属性,用于描述嵌入式设备的硬件结构和属性。
在Linux内核开发中,设备树通常被用于描述硬件平台,并且每一个设备都会对应一个独立的DTS文件。因此一般在Linux源码中存在大量的dts文件。在Linux源码中,DTS文件一般位于arch目录下的各个平台的设备树子目录中,例如arm平台的DTS文件位于arch/arm/boot/dts目录中,mips平台的DTS文件在arch/mips/boot/dts目录中,powerpc平台的DTS文件在arch/powerpc/boot/dts目录中。
2.2 dtsi
DTSI(Device Tree Source Include)文件是一个头文件格式的文件,用于存储设备树节点和属性的公共部分,并可以在其他DTS文件中包含这个文件。这种方式使得DTS文件可以重用一些公共的设备树节点和属性定义,从而简化了设备树文件的编写和维护。
值得一提的是,对于一些相同的dts配置可以抽象到dtsi文件中,然后类似于C语言的方式可以include到dts文件中,对于同一个节点的设置情况,dts中的配置会覆盖dtsi中的配置。具体如下图所示:
2.3 dtc
DTC(Device Tree Compiler)是一个用于将DTS文件编译成DTB二进制文件的工具,它可以从Linux内核代码中的scripts/dtc目录中获取,也可以在Linux系统中使用命令sudo apt-get install device-tree-compiler
安装。
使用DTC编译DTS文件时,会生成对应的DTB文件,该文件包含了设备树的节点和属性的二进制形式,并在Linux内核启动时被加载到内存中。需要注意的是,在使用DTC编译DTS文件时,需要指定设备树的版本(例如-@ 0x00000000
)和目标CPU的端序(例如--big-endian
或--little-endian
)。
2.4 dtb
DTB(Device Tree Blob)是经过DTC编译后的二进制设备树文件,它描述了硬件平台上所有的硬件设备的信息,并在Linux内核启动时从引导程序中加载。引导程序需要识别硬件平台并加载对应的DTB文件,然后将DTB文件的起始地址和大小传递给内核。
当内核启动时,DTB文件首先会被加载到内存中作为设
剩余60%内容,订阅专栏后可继续查看/也可单篇购买
2020年研究生毕业后,工作重心由嵌入式Linux转为安卓系统,Android发展已经很多年,网上面向中初级Android系统开发的面经还比较少,也不够集中,因此梳理出本专栏,本专栏收集了本人工作中持续积累的众多安卓系统知识,持续更新中。