tools/dtoc/fdt.py

   1 #!/usr/bin/python
   2 # SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
   3 #
   4 # Copyright (C) 2016 Google, Inc
   5 # Written by Simon Glass <sjg@chromium.org>
   6 #
   7
   8 import struct
   9 import sys
  10
  11 import fdt_util
  12 import libfdt
  13 from libfdt import QUIET_NOTFOUND
  14 import tools
  15
  16 # This deals with a device tree, presenting it as an assortment of Node and
  17 # Prop objects, representing nodes and properties, respectively. This file
  18 # contains the base classes and defines the high-level API. You can use
  19 # FdtScan() as a convenience function to create and scan an Fdt.
  20
  21 # This implementation uses a libfdt Python library to access the device tree,
  22 # so it is fairly efficient.
  23
  24 # A list of types we support
  25 (TYPE_BYTE, TYPE_INT, TYPE_STRING, TYPE_BOOL, TYPE_INT64) = range(5)
  26
  27 def CheckErr(errnum, msg):
  28     if errnum:
  29         raise ValueError('Error %d: %s: %s' %
  30             (errnum, libfdt.fdt_strerror(errnum), msg))
  31
  32
  33 def BytesToValue(data):
  34     """Converts a string of bytes into a type and value
  35
  36     Args:
  37         A bytes value (which on Python 2 is an alias for str)
  38
  39     Return:
  40         A tuple:
  41             Type of data
  42             Data, either a single element or a list of elements. Each element
  43             is one of:
  44                 TYPE_STRING: str/bytes value from the property
  45                 TYPE_INT: a byte-swapped integer stored as a 4-byte str/bytes
  46                 TYPE_BYTE: a byte stored as a single-byte str/bytes
  47     """
  48     data = bytes(data)
  49     size = len(data)
  50     strings = data.split(b'\0')
  51     is_string = True
  52     count = len(strings) - 1
  53     if count > 0 and not len(strings[-1]):
  54         for string in strings[:-1]:
  55             if not string:
  56                 is_string = False
  57                 break
  58             for ch in string:
  59                 # Handle Python 2 treating bytes as str
  60                 if type(ch) == str:
  61                     ch = ord(ch)
  62                 if ch < 32 or ch > 127:
  63                     is_string = False
  64                     break
  65     else:
  66         is_string = False
  67     if is_string:
  68         if count == 1:
  69             if sys.version_info[0] >= 3:  # pragma: no cover
  70                 return TYPE_STRING, strings[0].decode()
  71             else:
  72                 return TYPE_STRING, strings[0]
  73         else:
  74             if sys.version_info[0] >= 3:  # pragma: no cover
  75                 return TYPE_STRING, [s.decode() for s in strings[:-1]]
  76             else:
  77                 return TYPE_STRING, strings[:-1]
  78     if size % 4:
  79         if size == 1:
  80             return TYPE_BYTE, tools.ToChar(data[0])
  81         else:
  82             return TYPE_BYTE, [tools.ToChar(ch) for ch in list(data)]
  83     val = []
  84     for i in range(0, size, 4):
  85         val.append(data[i:i + 4])
  86     if size == 4:
  87         return TYPE_INT, val[0]
  88     else:
  89         return TYPE_INT, val
  90
  91
  92 class Prop:
  93     """A device tree property
  94
  95     Properties:
  96         name: Property name (as per the device tree)
  97         value: Property value as a string of bytes, or a list of strings of
  98             bytes
  99         type: Value type
 100     """
 101     def __init__(self, node, offset, name, bytes):
 102         self._node = node
 103         self._offset = offset
 104         self.name = name
 105         self.value = None
 106         self.bytes = str(bytes)
 107         self.dirty = False
 108         if not bytes:
 109             self.type = TYPE_BOOL
 110             self.value = True
 111             return
 112         self.type, self.value = BytesToValue(bytes)
 113
 114     def RefreshOffset(self, poffset):
 115         self._offset = poffset
 116
 117     def Widen(self, newprop):
 118         """Figure out which property type is more general
 119
 120         Given a current property and a new property, this function returns the
 121         one that is less specific as to type. The less specific property will
 122         be ble to represent the data in the more specific property. This is
 123         used for things like:
 124
 125             node1 {
 126                 compatible = "fred";
 127                 value = <1>;
 128             };
 129             node1 {
 130                 compatible = "fred";
 131                 value = <1 2>;
 132             };
 133
 134         He we want to use an int array for 'value'. The first property
 135         suggests that a single int is enough, but the second one shows that
 136         it is not. Calling this function with these two propertes would
 137         update the current property to be like the second, since it is less
 138         specific.
 139         """
 140         if newprop.type < self.type:
 141             self.type = newprop.type
 142
 143         if type(newprop.value) == list and type(self.value) != list:
 144             self.value = [self.value]
 145
 146         if type(self.value) == list and len(newprop.value) > len(self.value):
 147             val = self.GetEmpty(self.type)
 148             while len(self.value) < len(newprop.value):
 149                 self.value.append(val)
 150
 151     @classmethod
 152     def GetEmpty(self, type):
 153         """Get an empty / zero value of the given type
 154
 155         Returns:
 156             A single value of the given type
 157         """
 158         if type == TYPE_BYTE:
 159             return chr(0)
 160         elif type == TYPE_INT:
 161             return struct.pack('>I', 0);
 162         elif type == TYPE_STRING:
 163             return ''
 164         else:
 165             return True
 166
 167     def GetOffset(self):
 168         """Get the offset of a property
 169
 170         Returns:
 171             The offset of the property (struct fdt_property) within the file
 172         """
 173         self._node._fdt.CheckCache()
 174         return self._node._fdt.GetStructOffset(self._offset)
 175
 176     def SetInt(self, val):
 177         """Set the integer value of the property
 178
 179         The device tree is marked dirty so that the value will be written to
 180         the block on the next sync.
 181
 182         Args:
 183             val: Integer value (32-bit, single cell)
 184         """
 185         self.bytes = struct.pack('>I', val);
 186         self.value = self.bytes
 187         self.type = TYPE_INT
 188         self.dirty = True
 189
 190     def SetData(self, bytes):
 191         """Set the value of a property as bytes
 192
 193         Args:
 194             bytes: New property value to set
 195         """
 196         self.bytes = str(bytes)
 197         self.type, self.value = BytesToValue(bytes)
 198         self.dirty = True
 199
 200     def Sync(self, auto_resize=False):
 201         """Sync property changes back to the device tree
 202
 203         This updates the device tree blob with any changes to this property
 204         since the last sync.
 205
 206         Args:
 207             auto_resize: Resize the device tree automatically if it does not
 208                 have enough space for the update
 209
 210         Raises:
 211             FdtException if auto_resize is False and there is not enough space
 212         """
 213         if self._offset is None or self.dirty:
 214             node = self._node
 215             fdt_obj = node._fdt._fdt_obj
 216             if auto_resize:
 217                 while fdt_obj.setprop(node.Offset(), self.name, self.bytes,
 218                                     (libfdt.NOSPACE,)) == -libfdt.NOSPACE:
 219                     fdt_obj.resize(fdt_obj.totalsize() + 1024)
 220                     fdt_obj.setprop(node.Offset(), self.name, self.bytes)
 221             else:
 222                 fdt_obj.setprop(node.Offset(), self.name, self.bytes)
 223
 224
 225 class Node:
 226     """A device tree node
 227
 228     Properties:
 229         offset: Integer offset in the device tree
 230         name: Device tree node tname
 231         path: Full path to node, along with the node name itself
 232         _fdt: Device tree object
 233         subnodes: A list of subnodes for this node, each a Node object
 234         props: A dict of properties for this node, each a Prop object.
 235             Keyed by property name
 236     """
 237     def __init__(self, fdt, parent, offset, name, path):
 238         self._fdt = fdt
 239         self.parent = parent
 240         self._offset = offset
 241         self.name = name
 242         self.path = path
 243         self.subnodes = []
 244         self.props = {}
 245
 246     def GetFdt(self):
 247         """Get the Fdt object for this node
 248
 249         Returns:
 250             Fdt object
 251         """
 252         return self._fdt
 253
 254     def FindNode(self, name):
 255         """Find a node given its name
 256
 257         Args:
 258             name: Node name to look for
 259         Returns:
 260             Node object if found, else None
 261         """
 262         for subnode in self.subnodes:
 263             if subnode.name == name:
 264                 return subnode
 265         return None
 266
 267     def Offset(self):
 268         """Returns the offset of a node, after checking the cache
 269
 270         This should be used instead of self._offset directly, to ensure that
 271         the cache does not contain invalid offsets.
 272         """
 273         self._fdt.CheckCache()
 274         return self._offset
 275
 276     def Scan(self):
 277         """Scan a node's properties and subnodes
 278
 279         This fills in the props and subnodes properties, recursively
 280         searching into subnodes so that the entire tree is built.
 281         """
 282         fdt_obj = self._fdt._fdt_obj
 283         self.props = self._fdt.GetProps(self)
 284         phandle = fdt_obj.get_phandle(self.Offset())
 285         if phandle:
 286             self._fdt.phandle_to_node[phandle] = self
 287
 288         offset = fdt_obj.first_subnode(self.Offset(), QUIET_NOTFOUND)
 289         while offset >= 0:
 290             sep = '' if self.path[-1] == '/' else '/'
 291             name = fdt_obj.get_name(offset)
 292             path = self.path + sep + name
 293             node = Node(self._fdt, self, offset, name, path)
 294             self.subnodes.append(node)
 295
 296             node.Scan()
 297             offset = fdt_obj.next_subnode(offset, QUIET_NOTFOUND)
 298
 299     def Refresh(self, my_offset):
 300         """Fix up the _offset for each node, recursively
 301
 302         Note: This does not take account of property offsets - these will not
 303         be updated.
 304         """
 305         fdt_obj = self._fdt._fdt_obj
 306         if self._offset != my_offset:
 307             self._offset = my_offset
 308         offset = fdt_obj.first_subnode(self._offset, QUIET_NOTFOUND)
 309         for subnode in self.subnodes:
 310             if subnode.name != fdt_obj.get_name(offset):
 311                 raise ValueError('Internal error, node name mismatch %s != %s' %
 312                                  (subnode.name, fdt_obj.get_name(offset)))
 313             subnode.Refresh(offset)
 314             offset = fdt_obj.next_subnode(offset, QUIET_NOTFOUND)
 315         if offset != -libfdt.FDT_ERR_NOTFOUND:
 316             raise ValueError('Internal error, offset == %d' % offset)
 317
 318         poffset = fdt_obj.first_property_offset(self._offset, QUIET_NOTFOUND)
 319         while poffset >= 0:
 320             p = fdt_obj.get_property_by_offset(poffset)
 321             prop = self.props.get(p.name)
 322             if not prop:
 323                 raise ValueError("Internal error, property '%s' missing, "
 324                                  'offset %d' % (p.name, poffset))
 325             prop.RefreshOffset(poffset)
 326             poffset = fdt_obj.next_property_offset(poffset, QUIET_NOTFOUND)
 327
 328     def DeleteProp(self, prop_name):
 329         """Delete a property of a node
 330
 331         The property is deleted and the offset cache is invalidated.
 332
 333         Args:
 334             prop_name: Name of the property to delete
 335         Raises:
 336             ValueError if the property does not exist
 337         """
 338         CheckErr(self._fdt._fdt_obj.delprop(self.Offset(), prop_name),
 339                  "Node '%s': delete property: '%s'" % (self.path, prop_name))
 340         del self.props[prop_name]
 341         self._fdt.Invalidate()
 342
 343     def AddZeroProp(self, prop_name):
 344         """Add a new property to the device tree with an integer value of 0.
 345
 346         Args:
 347             prop_name: Name of property
 348         """
 349         self.props[prop_name] = Prop(self, None, prop_name,
 350                                      tools.GetBytes(0, 4))
 351
 352     def AddEmptyProp(self, prop_name, len):
 353         """Add a property with a fixed data size, for filling in later
 354
 355         The device tree is marked dirty so that the value will be written to
 356         the blob on the next sync.
 357
 358         Args:
 359             prop_name: Name of property
 360             len: Length of data in property
 361         """
 362         value = tools.GetBytes(0, len)
 363         self.props[prop_name] = Prop(self, None, prop_name, value)
 364
 365     def SetInt(self, prop_name, val):
 366         """Update an integer property int the device tree.
 367
 368         This is not allowed to change the size of the FDT.
 369
 370         The device tree is marked dirty so that the value will be written to
 371         the blob on the next sync.
 372
 373         Args:
 374             prop_name: Name of property
 375             val: Value to set
 376         """
 377         self.props[prop_name].SetInt(val)
 378
 379     def SetData(self, prop_name, val):
 380         """Set the data value of a property
 381
 382         The device tree is marked dirty so that the value will be written to
 383         the blob on the next sync.
 384
 385         Args:
 386             prop_name: Name of property to set
 387             val: Data value to set
 388         """
 389         self.props[prop_name].SetData(val)
 390
 391     def SetString(self, prop_name, val):
 392         """Set the string value of a property
 393
 394         The device tree is marked dirty so that the value will be written to
 395         the blob on the next sync.
 396
 397         Args:
 398             prop_name: Name of property to set
 399             val: String value to set (will be \0-terminated in DT)
 400         """
 401         self.props[prop_name].SetData(val + chr(0))
 402
 403     def AddString(self, prop_name, val):
 404         """Add a new string property to a node
 405
 406         The device tree is marked dirty so that the value will be written to
 407         the blob on the next sync.
 408
 409         Args:
 410             prop_name: Name of property to add
 411             val: String value of property
 412         """
 413         self.props[prop_name] = Prop(self, None, prop_name, val + chr(0))
 414
 415     def AddSubnode(self, name):
 416         """Add a new subnode to the node
 417
 418         Args:
 419             name: name of node to add
 420
 421         Returns:
 422             New subnode that was created
 423         """
 424         path = self.path + '/' + name
 425         subnode = Node(self._fdt, self, None, name, path)
 426         self.subnodes.append(subnode)
 427         return subnode
 428
 429     def Sync(self, auto_resize=False):
 430         """Sync node changes back to the device tree
 431
 432         This updates the device tree blob with any changes to this node and its
 433         subnodes since the last sync.
 434
 435         Args:
 436             auto_resize: Resize the device tree automatically if it does not
 437                 have enough space for the update
 438
 439         Raises:
 440             FdtException if auto_resize is False and there is not enough space
 441         """
 442         if self._offset is None:
 443             # The subnode doesn't exist yet, so add it
 444             fdt_obj = self._fdt._fdt_obj
 445             if auto_resize:
 446                 while True:
 447                     offset = fdt_obj.add_subnode(self.parent._offset, self.name,
 448                                                 (libfdt.NOSPACE,))
 449                     if offset != -libfdt.NOSPACE:
 450                         break
 451                     fdt_obj.resize(fdt_obj.totalsize() + 1024)
 452             else:
 453                 offset = fdt_obj.add_subnode(self.parent._offset, self.name)
 454             self._offset = offset
 455
 456         # Sync subnodes in reverse so that we don't disturb node offsets for
 457         # nodes that are earlier in the DT. This avoids an O(n^2) rescan of
 458         # node offsets.
 459         for node in reversed(self.subnodes):
 460             node.Sync(auto_resize)
 461
 462         # Sync properties now, whose offsets should not have been disturbed.
 463         # We do this after subnodes, since this disturbs the offsets of these
 464         # properties.
 465         prop_list = sorted(self.props.values(), key=lambda prop: prop._offset,
 466                            reverse=True)
 467         for prop in prop_list:
 468             prop.Sync(auto_resize)
 469
 470
 471 class Fdt:
 472     """Provides simple access to a flat device tree blob using libfdts.
 473
 474     Properties:
 475       fname: Filename of fdt
 476       _root: Root of device tree (a Node object)
 477     """
 478     def __init__(self, fname):
 479         self._fname = fname
 480         self._cached_offsets = False
 481         self.phandle_to_node = {}
 482         if self._fname:
 483             self._fname = fdt_util.EnsureCompiled(self._fname)
 484
 485             with open(self._fname, 'rb') as fd:
 486                 self._fdt_obj = libfdt.Fdt(fd.read())
 487
 488     @staticmethod
 489     def FromData(data):
 490         """Create a new Fdt object from the given data
 491
 492         Args:
 493             data: Device-tree data blob
 494
 495         Returns:
 496             Fdt object containing the data
 497         """
 498         fdt = Fdt(None)
 499         fdt._fdt_obj = libfdt.Fdt(bytearray(data))
 500         return fdt
 501
 502     def LookupPhandle(self, phandle):
 503         """Look up a phandle
 504
 505         Args:
 506             phandle: Phandle to look up (int)
 507
 508         Returns:
 509             Node object the phandle points to
 510         """
 511         return self.phandle_to_node.get(phandle)
 512
 513     def Scan(self, root='/'):
 514         """Scan a device tree, building up a tree of Node objects
 515
 516         This fills in the self._root property
 517
 518         Args:
 519             root: Ignored
 520
 521         TODO(sjg@chromium.org): Implement the 'root' parameter
 522         """
 523         self._cached_offsets = True
 524         self._root = self.Node(self, None, 0, '/', '/')
 525         self._root.Scan()
 526
 527     def GetRoot(self):
 528         """Get the root Node of the device tree
 529
 530         Returns:
 531             The root Node object
 532         """
 533         return self._root
 534
 535     def GetNode(self, path):
 536         """Look up a node from its path
 537
 538         Args:
 539             path: Path to look up, e.g. '/microcode/update@0'
 540         Returns:
 541             Node object, or None if not found
 542         """
 543         node = self._root
 544         parts = path.split('/')
 545         if len(parts) < 2:
 546             return None
 547         for part in parts[1:]:
 548             node = node.FindNode(part)
 549             if not node:
 550                 return None
 551         return node
 552
 553     def Flush(self):
 554         """Flush device tree changes back to the file
 555
 556         If the device tree has changed in memory, write it back to the file.
 557         """
 558         with open(self._fname, 'wb') as fd:
 559             fd.write(self._fdt_obj.as_bytearray())
 560
 561     def Sync(self, auto_resize=False):
 562         """Make sure any DT changes are written to the blob
 563
 564         Args:
 565             auto_resize: Resize the device tree automatically if it does not
 566                 have enough space for the update
 567
 568         Raises:
 569             FdtException if auto_resize is False and there is not enough space
 570         """
 571         self._root.Sync(auto_resize)
 572         self.Invalidate()
 573
 574     def Pack(self):
 575         """Pack the device tree down to its minimum size
 576
 577         When nodes and properties shrink or are deleted, wasted space can
 578         build up in the device tree binary.
 579         """
 580         CheckErr(self._fdt_obj.pack(), 'pack')
 581         self.Invalidate()
 582
 583     def GetContents(self):
 584         """Get the contents of the FDT
 585
 586         Returns:
 587             The FDT contents as a string of bytes
 588         """
 589         return self._fdt_obj.as_bytearray()
 590
 591     def GetFdtObj(self):
 592         """Get the contents of the FDT
 593
 594         Returns:
 595             The FDT contents as a libfdt.Fdt object
 596         """
 597         return self._fdt_obj
 598
 599     def GetProps(self, node):
 600         """Get all properties from a node.
 601
 602         Args:
 603             node: Full path to node name to look in.
 604
 605         Returns:
 606             A dictionary containing all the properties, indexed by node name.
 607             The entries are Prop objects.
 608
 609         Raises:
 610             ValueError: if the node does not exist.
 611         """
 612         props_dict = {}
 613         poffset = self._fdt_obj.first_property_offset(node._offset,
 614                                                       QUIET_NOTFOUND)
 615         while poffset >= 0:
 616             p = self._fdt_obj.get_property_by_offset(poffset)
 617             prop = Prop(node, poffset, p.name, p)
 618             props_dict[prop.name] = prop
 619
 620             poffset = self._fdt_obj.next_property_offset(poffset,
 621                                                          QUIET_NOTFOUND)
 622         return props_dict
 623
 624     def Invalidate(self):
 625         """Mark our offset cache as invalid"""
 626         self._cached_offsets = False
 627
 628     def CheckCache(self):
 629         """Refresh the offset cache if needed"""
 630         if self._cached_offsets:
 631             return
 632         self.Refresh()
 633         self._cached_offsets = True
 634
 635     def Refresh(self):
 636         """Refresh the offset cache"""
 637         self._root.Refresh(0)
 638
 639     def GetStructOffset(self, offset):
 640         """Get the file offset of a given struct offset
 641
 642         Args:
 643             offset: Offset within the 'struct' region of the device tree
 644         Returns:
 645             Position of @offset within the device tree binary
 646         """
 647         return self._fdt_obj.off_dt_struct() + offset
 648
 649     @classmethod
 650     def Node(self, fdt, parent, offset, name, path):
 651         """Create a new node
 652
 653         This is used by Fdt.Scan() to create a new node using the correct
 654         class.
 655
 656         Args:
 657             fdt: Fdt object
 658             parent: Parent node, or None if this is the root node
 659             offset: Offset of node
 660             name: Node name
 661             path: Full path to node
 662         """
 663         node = Node(fdt, parent, offset, name, path)
 664         return node
 665
 666 def FdtScan(fname):
 667     """Returns a new Fdt object"""
 668     dtb = Fdt(fname)
 669     dtb.Scan()
 670     return dtb