1、什么是设备树

(1)设备树(dt:device tree)是linux内核采用的参数表示和传递技术在系统引导启动阶段进行设备初始化的时候将设备树中描述的硬件信息传递给操作系统
(2)dts(device tree source)设备树源文件描述设备信息的
(3)dtc(device tree compiler)设备树编译/反编译/调试工具
(4)dtb(device tree binary)二进制设备树镜像
(5)dtsi(device tree source include):功能类似设备树文件的头文件可以被dts文件通过include引用dtsi文件一般是描述共性部分

2、设备树解决什么问题

(1)在设备驱动源码中分为驱动代码和设备代码驱动代码是操作硬件的方法设备代码是硬件资源、数据当驱动代码和设备代码匹配时就会调用驱动的probe函数probe函数会利用设备代码的资源去初始化设备
(2)设备树之前设备代码都是直接写在内核源码中的以platform_device结构体的形式存在驱动代码和设备代码也是在platform总线上匹配当需要修改设备资源时就需要修改内核源码
(3)设备树技术将设备的硬件资源信息就写在dts文件中需要修改就修改dts文件不必在修改内核源码
(4)不采用设备树技术内核源码中会充斥大量设备硬件描述信息导致内核源码不停增多但是增多的硬件描述信息代码和内核功能并不相关
(5)采用设备树技术之后设备的硬件描述信息都在dts文件中修改方便但是内核要增加解析dts文件格式的代码

3、设备树怎么工作

(1)驱动开发者根据硬件编写/修改dts文件使得将来驱动代码能匹配到合适的设备硬件信息
(2)编译内核时kernel会先编译出dtc然后再用dtc将dts文件编译成dtb
(3)uboot启动kernel时将内核镜像和dtb都重定位到内存并告诉内核dtb的所在内存地址
(4)内核启动初期调用内部函数解析dtb得到硬件信息后再组装成硬件函数最后去和驱动代码进行匹配

4、设备树源码dts文件格式讲解

4.1、dts文件在内核源码中的存放位置

arm架构arch/arm/boot/dts目录中

4.2、dts文件格式简介

(1)注释用/* */注意#开头的不是注释
(2)分号是段落块之间的分隔符{}和[]和<>是段落块的封装符号和C语言语言类似
(3)/dts-v1/节点表示dts的版本号目前都是v1
(4)/{}是根节点root node理论上只应该有一个根节点有说法dtc会合并所有root node为同一个
(5)dts是树状的多节点组织基本单元是node除root外其他node都有parent还可以有child

4.3、节点格式

4.3.1、格式定义

[label:] <node-name> [@<unit-address>]{
　　[property]
　　[child nodes]
　　[child nodes]
　　......
};

4.3.2、格式解读

(1)[]表示该项可以省略<>:表示不可省略;
(2)[label:]label是标签名为了方便访问节点后面可以直接通过&label来访问该节点。
(3)node-name节点名称。根节点的名称必须是/
(4)[@unit-address]unit-address是设备地址如cpu node就是0、1这种reg node就是0x12010000这种

4.3.3、示例代码

cpus {
	/* 下面三项是cpus节点的属性 */
	#address-cells = <1>;
	#size-cells = <0>;
	enable-method = "hisilicon,hi3516dv300";

	/* 下面是子节点 */
	cpu@0 {
		device_type = "cpu";
		compatible = "arm,cortex-a7";
		clock-frequency = <HI3516DV300_FIXED_1000M>;
		reg = <0>;
	};
};

(1)cpus是cpu的父节点从形式来能直观的看出来cpu节点是被cpus节点的大括号括起来的
(2)cpus节点省略了标签名和设备地址只有节点名称

5、节点属性分析

5.1、GPIO属性格式

/{
	gpx1:gpx1{
		controller;
		#gpio-cells=<2>;
	};
	
	key@11400c24{
		compatible="fs4412,key";
		reg=<0x11400c24 0x4>;
		intn-key=<&gpx1 2 2>;
	}
}

(1)gpio-controller说明该节点描述的是一个gpio控制器;
(2)#gpio-cells描述gpio使用节点的属性一个cell的内容;

5.2、compatible属性格式

uart0: uart@120a0000 {
	compatible = "arm,pl011", "arm,primecell";
	reg = <0x120a0000 0x1000>;
	interrupts = <0 6 4>;
	clocks = <&clock HI3516DV300_UART0_CLK>;
	clock-names = "apb_pclk";
	status = "disabled";
};

/* 在驱动中对应的结构体*/

//struct device_driver->of_match_table->compatible

struct of_device_id {
	char	name[32];
	char	type[32];
	char	compatible[128];
	const void *data;
};

(1)compatible属性是用于设备节点和设备驱动匹配用的在内核描述驱动的structdevice_driver结构体中compatible变量中就会保存用于匹配的字符串当设备节点和驱动的
compatible相同时就匹配成功
(2)compatible后面可以有多个字符串优先匹配靠前的字符串靠前的字符串匹配不上才会匹配后面的字符串

5.3、model属性格式

/ {
	model = "Tyr DEMO Board";
	compatible = "hisilicon,hi3516dv300";

	memory {
		device_type = "memory";
		reg = <0x82000000 0x20000000>;
	};
};

(1)model是描述模块信息的一般只有根节点才有标明设备树文件对应的开发板的名称
(2)在内核的启动打印中可以看到model的值“OF: fdt:Machine model: Tyr DEMO Board”;

5.4、status属性格式

&uart0 {
	status = "okay";
};

状态值	含义
okey	表示设备是可操作的
disabled	表示当前不可操作但是后续是可以更改为可操作性的
fail、failed	表示有严重错误几乎不可能再可操作了

(1)status描述设备信息状态在设备树文件中可以根据需求设置模块的状态功能就是开启/关闭某个模块
(2)在dtsi文件中默认都是关闭模块的在开发板对应的dts文件中自己去打开需要的模块

5.5、reg属性格式

clock: clock@12010000 {
	compatible = "hisilicon,hi3516dv300-clock";
	#address-cells = <1>;	/* 表示reg里面的数据address占用一个字长*/
	#size-cells = <1>;		/* 表示reg里面的数据size占用一个字长注意字长不是字节*/
	#clock-cells = <1>;
	#reset-cells = <2>;
	reg = <0x12010000 0x1000>;	/*起始地址是0x12010000长度是0x1000*/
};

(1)reg属性配置某个硬件模块对应的地址范围信息
(2)#address-cells属性表示reg里面的数据address占用的字长注意字长不是字节
(3)#size-cells表示reg里面的数据size占用的字长注意字长不是字节
(4)reg = <address1 length1 address2 length2 …>address一般用来表示起始地址length一般表示持续长度

5.6、中断属性格式

gic: interrupt-controller@10300000 {
	compatible = "arm,cortex-a7-gic";
	#interrupt-cells = <3>;	/*表示interrupts用三个cell来描述中断*/
	#address-cells = <0>;
	interrupt-controller;	/*标明gic节点是中断控制器*/
	/* gic dist base, gic cpu base , no virtual support */
	reg = <0x10301000 0x1000>, <0x10302000 0x100>;
 };
	
ipcm: ipcm@045E0000 {
	compatible = "hisilicon,ipcm-interrupt";
	interrupt-parent = <&gic>;	/*父节点是gic节点*/
	interrupts = <0 10 4>;	/*<中断域 中断 触发方式>*/
	reg = <0x10300000 0x4000>;	
	status = "okay";
};

(1)interrupt-controller无值属性表示这是个中断控制器node
(2)#interrupt-cells这是中断控制器节点的属性用来标识这个控制器需要几个cell做中断描述符
(3)interrupt-parent标识此设备节点属于哪一个中断控制器如果没有这个属性会自动依附父节点
(4)interrupts 一个中断标识符列表表示每一个中断输出信号

6、特殊节点

6.1、chosen子节点

6.1.1、chosen子节点功能介绍

chosen {
	stdout-path = "serial0:115200n8";
};

(1)chosen子节点不对应真实的设备是用来描述内核启动参数的对应于uboot启动内核时传递的bootargs参数
(2)上面是摘抄的内核dts文件中的chosen子节点里面只设置了stdout-path属性也就是把输出设置成串口0波特率是115200
(3)dts文件中设置的属性会被覆盖点具体就是uboot在启动内核时会将bootargs启动参数转换成chosen子节点的属性替换掉dts文件中设置的属性

6.1.2、chosen子节点在内核中的体现

~ # ls /proc/device-tree/chosen/
bootargs  name
~ # 
~ # cat /proc/device-tree/chosen/bootargs 
mem=1408M console=ttyS0,115200 root=/dev/mmcblk0p7 rootfstype=squashfs rootwait
~ # 
~ # cat /proc/device-tree/chosen/name 
chosen
~ # 

6.2、aliases子节点

	aliases {
		serial0 = &uart0;
		gpio0 = &gpio_chip0;
		gpio1 = &gpio_chip1;
		gpio2 = &gpio_chip2;
		······
	};

aliases就是别名的意思aliases节点主要功能就是给节点定义别名为了方便访问节点。不过我们在节点命名的时候可以加上label标签直接通过&label引用标签来访问也很方便aliases节点内部其实也是通过引用标签名来定义别名

7、节点相关操作

7.1、节点引用和内容替换

gpio_chip1: gpio_chip@120d1000 {
	compatible = "arm,pl061", "arm,primecell";
	reg = <0x120d1000 0x1000>;
	interrupts = <0 17 4>;
	clocks = <&clock  HI3516DV300_SYSAPB_CLK>;
	clock-names = "apb_pclk";
	#gpio-cells = <2>;
	status = "disabled";
};

/*引用gpio_chip1节点*/
&gpio_chip1 {
	status = "okay";	/*替换status属性内容*/
};

对于已经定义好的节点我们通过引用节点的方式重新定义某些属性效果上看就是替换掉某些属性的值

7.2、合并节点内容

/{
	node{
		key1=value1
	}
}

/{
	node{
		key2=value2
	}
}

//合并的结果
/{
	node{
		key1=value1
		key2=value2
	}
}

有时候我们需要增加硬件描述的信息这时候就可以在后面创新定义该节点最后解析的时候会把同名节点不同的部分进行合并