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设备树的理解与运用

news 2025/10/15 13:54:20

设备树：
本质是一个文件，包含很多节点，每个节点里边是对设备属性的描述（包括GPIO，时钟，中断等等）,其中节点（node）和属性（property）就是设备树最重要的两个概念。
路径一般在arch/arm/boot/dts、

工作流程：设备树dts文件被编译成dtb二进制文件，在boot loader运行时传递给操作系统。

为什么要整个设备树的概念？

传统的平台总线设备通过platform_device这一个结构体来描述，每个platform_device描述一个特定的外设，通过注册到平台总线上以保证内核和设备之间能通讯。然而，随着时间推移，外设越来越多，导致LinuxARM部分的设备配置代码杂乱重复，造成工作和维护难度加大。

于是设备树孕育而生，它提供了一种统一的硬件描述方式，相较之前的 platform_device更加灵活，轻便。

关键术语解读： DTS、DTSI、DTB 和 DTC

DTS:设备树源文件，可由我们直接编写，包含设备的结构，属性和连接关系。

DTSI：包含在DTS文件下，主要是用于定义一些可重用的部分，可以被多个DTS文件共享，提高可重用性。

DTB：DTS和DTSI文件编译得到的二进制文件。可被操作系统解析，在系统运行过程被灵活调用。

DTC：设备树的编译器，把DTS和DTSI文件编译成DTB文件的工具。

设备树编译

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

其中， `input.dts` 是输入的设备树源文件， `output.dtb` 是编译后的二进制设备树文件。

编译前确保在scripts/dtc/路径下有dtc编译器

如果没有生成相应的 dtc 可执行文件，可以查看在内核默认配置文件中 CONFIG_DTC 是否使能

设备树反编译

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

input.dtb 是输入的二进制设备树文件， output.dts 是反编译后的设备树源文件。

设备树基本语法

1-根节点(（Root Node)

整个设备的起点一般以/开始，后面加花括号

2-子节点

根字节的子项，用于表示具体设备,以下时子节点的数据格式。

（ 1 ）节点标签（ Label）（可选）：用于在设备树中引用该节点，其他节点也可引用。

（ 2 ）节点名称（ Node Name ）：字符串，通常是设备的名字，唯一！

（ 3 ）单元地址（ Unit Address）（可选）：是区分相同类型的设备的不同实例

（ 4 ）属性定义（Properties Definitions）：是一组键值对，用于描述设备的配置和特性，例如寄存器地址、中断号、时钟频率等

(5) 子节点（Child Nodes）：是当前节点的子项,进一步描述硬件设备的子组件或配置

3-reg属性

用于指定设备的寄存器地址和大小，提供设备树设备之间的寄存器映射关系。

（1 ）单个值格式：

reg = <address size>;

适用于描述单个寄存器的情况，address 是设备的起始寄存器地址，可以是一个整数或十六进制值。size 表示寄存器的大小，即占用的字节数

（ 2 ）列表值格式如下所示：

reg = <address1 size1 address2 size2 ...>;

描述多个寄存器区域的地址和大小

4-address-cells 和 size-cells 属性

分别用于指定设备树中地址单元和大小单位的位数

#address-cells 属性它指定了设备树中地址单元的位数。地址单元是设备树中用于表示设备地址的单个单位。解释设备地址时应该使用多少位来表示一个地址单元

默认情况下，#address-cells 的值为 2，例如，对于一个使用两个 32 位（4 字节）整数表示地址的设备，可以在设备树的根节点中设置 #address-cells 属性为 <2> 。

#size-cells 属性指定了设备树中大小单元的位数

默认情况下， #size-cells 的值为 1，表示使用一个单元来表示一个设备的大小。

例如，对于一个使用一个 32 位（ 4 字节）整数表示大小的设备，可以在设备树的根节点

中设置 #size-cells 属性为 <1> 。

示例：

node1 {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
node1-child {
reg = <0x02200000 0x4000>;
// 其他属性和子节点的定义
};
};

#address-cells 的值为 <1> ，表示使用一个单元来表示地址，即2个字节。 #size-cells 的值也为 <1> ，表示使用一个单元来表示大小。

该设备的地址是：0x02200000 地址的大小是：0x4000

node1 {
#address-cells = <2>;
#size-cells = <0>;
node1-child {
reg = <0x0000 0x0001>;
// 其他属性和子节点的定义
};
};

#address-cells = <2>表示用两个单位表示地址，#size-cells = <0>表示不用单元表示大小

地址部分： 0x0000 0x0001 被解释为两个地址单元，其中第一个地址单元为 0x0000 ，第二

个地址单元为 0x0001 。

5- model 属性

描述设备的型号或者名称，通常用于标识和区分不同的设备

my_device {
compatible = "vendor,device";
model = "My Device XYZ";
// 其他属性和子节点的定义
};

设备的型号或名称为 "My Device XYZ"

6-status 属性

描述设备或节点的状态

"okay"：表示设备或节点正常工作，可用。
"disabled"：表示设备或节点被禁用，不可用。
"reserved"：表示设备或节点已被保留，暂时不可用。
"fail"：表示设备或节点初始化或操作失败，不可用。

设备树可以动态地控制设备的启用和禁用状态。这对于在系统启动过程中选择性地启用或禁用设备

7-compatible 属性

描述设备的兼容性信息，用于识别设备节点与驱动程序之间的匹配关系。

（ 1 ）单个字符串值：例如 "vendor,device"，指定设备节点与特定厂商的特定设备兼容

（2）字符串列表：例如 ["vendor,device1", "vendor,device2"]，指定设备节点与多个厂商设备兼容

（ 3 ）通配符匹配：例如 "vendor,*" ，用于指定设备节点与特定厂商的所有设备兼容。

my_device {
compatible = "vendor,device";
// 其他属性和子节点的定义
};

my_device 节点具有 compatible 属性，其值为 "vendor,device" 。这个值用于标识设备节点与特定厂商的特定设备兼容。

当设备树被操作系统或设备管理软件解析时，会根据设备节点的 compatible 属性值来选择适合的驱动程序进行设备的初始化和配置。

8-aliases 节点

用于定义设备别名，该节点位于设备树的根部，并具有节点路径 /aliases。

aliases {
mmc0 = &sdmmc0;
mmc1 = &sdmmc1;
mmc2 = &sdhci;
serial0 = "/simple@fe000000/seria1@11c500";
};

（ 1 ） mmc0 别名与设备树中的 sdmmc0 节点相关联。通过使用别名 mmc0 ，其他设备节点

或客户端程序可以更方便地引用 sdmmc0 节点，而不必直接使用其完整路径。

（ 2 ） mmc1 别名与设备树中的 sdmmc1 节点相关联。通过使用别名 mmc1 ，其他设备节点

或客户端程序可以更方便地引用 sdmmc1 节点，而不必直接使用其完整路径。

......

（ 4 ） serial0 别名与设备树中的路径 /simple@fe000000/seria1@11c500 相关联。通过使用

别名 serial0 ，其他设备节点或客户端程序可以更方便地引用该路径，而不必记住整个路径字符

串。

其中，& 符号用于引用设备树中的节点。

需要注意的是， aliases 节点中定义的别名只在设备树内部可见，不能在设备树之外引用。

9-chosen 节点

传递和存储系统引导和配置的相关信息。它位于设备树的根部，并具有路径/chosen 。

（ 1 ） bootargs：用于存储引导内核时传递的命令行参数。在引导过程中，操作系统或引导加载程序可以读取该属性来获取启动参数。

（ 2 ） stdout-path：用于指定用于标准输出的设备路径。在引导过程中，操作系统可以使用该属性来确定将控制台输出发送到哪个设备，例如串口或显示屏。

（ 3 ） firmware-name ：用于指定系统固件的名称。它可以用于标识所使用的引导加载程序或固件的类型和版本。

（ 4 ） linux,initrd-start 和 linux,initrd-end ：这些属性用于指定 Linux 内核初始化 RAM 磁盘（initrd ）的起始地址和结束地址。

（ 5 ）其他自定义属性： chosen 节点还可以包含其他自定义属性，用于存储特定于系统引

导和配置的信息。这些属性的具体含义和用法取决于设备树的使用和上下文。

chosen {
bootargs = "root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.1 console=ttyS0,115200";
};

chosen 节点具有一个属性 bootargs ，其值为 "root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.1 console=ttyS0,115200"。

通过这些命令行参数，操作系统或引导加载程序可以配置内核在引导过程中正确地加载 NFS 根文件系统，并将控制台输出发送到指定的串口设备。

10-device_type 节点

描述设备类型的节点，有助于操作系统或其他软件识别和处理设备

常见的设备类型包括但不限于：

（ 1 ） cpu ：表示中央处理器。

（ 2 ） memory ：表示内存设备。

（ 3 ） display ：表示显示设备，如液晶显示屏。

（ 4 ） serial ：表示串行通信设备，如串口。

（ 5 ） ethernet ：表示以太网设备。

（ 6 ） usb ：表示通用串行总线设备。

（ 7 ） i2c ：表示使用 I2C (Inter-Integrated Circuit) 总线通信的设备。

（ 8 ） spi ：表示使用 SPI (Serial Peripheral Interface) 总线通信的设备。

（ 9 ） gpio ：表示通用输入 / 输出设备。

（ 10 ） pwm ：表示脉宽调制设备。