Linux Kernel Hacks: Linux Device Tree Basics

본 장에서는 ARM SoC 및 보드 초기화 과정에 필요한 Device Tree, Clock, Pin Control, Platform Device Driver 등의 동작 원리를 살펴 본 후, 이를 토대로 실제 보드 초기화 과정이 어떠한 형태로 이루어지는지를 분석해 보고자 한다.

o ARM SoC와 보드(Board) 소개

o Device Tree

o Timer, IRQ controller, Serial port driver, Earlyprintk

o Common Clock Framework

o Pin Control Subsystem

o GPIO

o Platform Device 기반의 구(old) ARM 보드 초기화

o Device Tree 기반의 신(new) ARM 보드 초기화

1. ARM SoC와 보드 소개

ARM 아키텍쳐는 영국의 ARM 홀딩스(Holdings)가 설계한 것으로, 이 회사는 명령어 셋(instruction sets)을 정의(spec)하고, 명령어 셋, 메모리 관리 장치(memory management unit), 캐쉬(cache) 등을 구현한 ARM Core(예: ARM926EJ-S, Cortex-A8, Cortex-A9, Cortex-M3, etc.)를 전 세계의 실리콘 벤더(silicon vendor)에 판매한다. 각 실리콘 벤더(Broadcom, Ti, Samsung, Marvell, Qualcomm, etc)는 ARM Core에 다양한 주변 장치(peripherals)를 포함시켜 그들만의 독자적인 SoC(System-on-Chip)를 만들게 되고, 각 시스템 제작 업체(system maker)에서는 이를 구입한 후, 최종적으로 자신들이 설계한 PCB(Printed Circuit Board)에 여러 컴포넌트를 추가하여 원하는 보드를 생산해 내게 된다.

그림 4-1과 4-2는 지금까지 설명한 바와 같이 ARM 아키텍쳐(architecture)로부터 하나의 보드가 생산되기까지의 과정을 그림으로 표현한 것이며, 그림 4-3은 ARM Core와 SoC 및 보드 간의 상관 관계를 역시 그림으로 표현한 것이다.

그림 4-1 ARM 아키텍쳐에서 보드까지의 생성 과정(1) [출처 – 참고 문헌 1-6]

그림 4-2 ARM 아키텍처에서 보드까지의 생성 과정(2) [출처 – 참고 문헌 1-6]

그림 4-3 ARM Core, SoC 및 보드(board)의 상관 관계 [출처 – 참고 문헌 1-6]

스마트 폰 덕분에 최근에 많이 접하는 Cortex-A8, Cortex-A9, Cortex-A15 등은 ARM Core에 해당하며, 이로부터 다양한 SoC(예: TI OMAP 시리즈, Samsung Exynos 시리즈, Qualcomm Snapdragon 시리즈 등)들이 파생되게 되는데, 이를 그림으로 표현하면 다음과 같다.

그림 4-4 ARM 아키텍쳐의 발전 과정 [출처 – 참고 문헌 1-6]