韦东山嵌入式linux系列-驱动进化之路：设备树的引入及简明教程

1 设备树的引入与作用

以 LED 驱动为例，如果你要更换LED所用的GPIO引脚，需要修改驱动程序源码、重新编译驱动、重新加载驱动。

在内核中，使用同一个芯片的板子，它们所用的外设资源不一样，比如A板用 GPIO A， B 板用 GPIO B。而 GPIO 的驱动程序既支持 GPIO A 也支持GPIO B，你需要指定使用哪一个引脚，怎么指定？在 c 代码中指定。

随着 ARM 芯片的流行，内核中针对这些 ARM 板保存有大量的、没有技术含量的文件。

于是， Linux 内核开始引入设备树。

设备树并不是重新发明出来的，在 Linux 内核中其他平台如 PowerPC，早就使用设备树来描述硬件了

有一种错误的观点，说“新驱动都是用设备树来写了”。 设备树不可能用来写驱动。

请想想，要操作硬件就需要去操作复杂的寄存器，如果设备树可以操作寄存器，那么它就是“驱动”，它就一样很复杂。

设备树只是用来给内核里的驱动程序， 指定硬件的信息。比如 LED 驱动，在内核的驱动程序里去操作寄存器，但是操作哪一个引脚？这由设备树指定。（相当于配置文件）

一个单板启动时， u-boot 先运行，它的作用是启动内核。 U-boot 会把内核和设备树文件都读入内存，然后启动内核。在启动内核时会把设备树在内存中的地址告诉内核。

2 设备树的语法

为什么叫“树？

中间是bus总线，树干是各种设备。

怎么描述这棵树？

需要编写设备树文件(dts: device tree source)，它需要编译为dtb(device tree blob)文件，内核使用的是 dtb 文件。

下面是一个设备树示例

它对应的 dts 文件如下

/dts-v1/;/ {model="fsl,mpc8572ds"compatible="fsl,mpc8572ds"#address-cells=<1>#size-cells=<1>cpus {#address-cells=<1>#size-cells=<0>cpu@0 {device_type="cpu"reg=<0>timebase-frequency=<825000000>clock-frequency=<825000000>};cpu@1 {device_type="cpu"reg=<1>timebase-frequency=<825000000>clock-frequency=<825000000>};};memory@0 {device_type="memory"reg=<0 0x20000000>};uart@fe001000 {compatible="ns16550"reg=<0xfe001000 0x100>};chosen {bootargs="root=/dev/sda2";};aliases {serial0="/uart@fe001000"};
};

2.1 Devicetree 格式

1 DTS 文件的格式。设备树文件(dts: device tree source)

DTS 文件布局(layout):

/dts-v1/;             // 表示版本
[memory reservations] // 格式为: /memreserve/ <address> <length>;
/ {[property definitions][child nodes]
};

2 node 的格式

设备树中的基本单元，被称为“ node”，其格式为：

[label:] node-name[@unit-address] {[properties definitions][child nodes]
};

label 是标号，可以省略。 label 的作用是为了方便地引用 node，比如：

/dts-v1/;
/ {uart0: uart@fe001000 {compatible="ns16550";reg=<0xfe001000 0x100>;};
};

可以使用下面 2 种方法来修改 uart@fe001000 这个 node：

// 在根节点之外使用 label 引用 node：
&uart0 {status = “disabled”;
};// 或在根节点之外使用全路径：
&{/uart@fe001000} {status = “disabled”;
};

3 properties 的格式

简单地说， properties 就是“ name=value”， value 有多种取值方式。

Property 格式 1:

[label:] property-name = value;

Property 格式 2(没有值):

[label:] property-name;

Property 取值只有 3 种:

arrays of cells(1 个或多个 32 位数据, 64 位数据使用 2 个 32 位数据表示),
string(字符串),
bytestring(1 个或多个字节)

示例:

a) Arrays of cells : cell 就是一个 32 位的数据，用尖括号包围起来

interrupts = <17 0xc>;

b) 64bit 数据使用 2 个 cell 来表示，用尖括号包围起来:

clock-frequency = <0x00000001 0x00000000>;

c) A null-terminated string (有结束符的字符串)，用双引号包围起来:

compatible = "simple-bus";

d) A bytestring(字节序列) ，用中括号包围起来:

local-mac-address = [00 00 12 34 56 78];    // 每个byte使用2个16进制数来表示
local-mac-address = [000012345678];         // 每个byte使用2个16进制数来表示

可以是各种值的组合, 用逗号隔开:

compatible = "ns16550", "ns8250";
example = <0xf00f0000 19>, "a strange property format";

2.2 dts 文件包含 dtsi 文件
 

2.3 常用的属性

2.4 常用的节点(node)