ARM设备树详解：Linux下的Device Tree

“ARM Linux设备树（Device Tree）是用于描述硬件数据结构的技术，源自Open Firmware的Flattened Device Tree（FDT）。它旨在减少Linux内核中的板级硬件细节硬编码，通过设备树，内核可以获取关于CPU、内存、总线、外设、中断控制器、GPIO和时钟控制器的信息，简化平台适配。” ARM设备树的起源可以追溯到2011年，当时Linus Torvalds批评了ARM平台的复杂性，这促使ARM社区寻求改进。在过去的实现中，平台相关的代码过于臃肿，很多细节在内核中被硬编码，而这些信息对于内核来说并无太大价值。因此，引入了在PowerPC等其他架构中已有的Device Tree技术。 Device Tree是一个由节点（node）和属性（property）组成的结构，其中节点可以包含子节点。每个属性由名称和值两部分构成。通过设备树，可以描述以下关键信息： 1. **CPU信息**：包括CPU的数量和类型，这有助于内核识别和配置处理器。 2. **内存信息**：内存的基地址和大小，这对于内核分配和管理内存至关重要。 3. **总线和桥**：描述了系统的总线结构，以及不同组件之间的连接方式。 4. **外设连接**：列出板上的I/O设备，如串行端口、网络接口、存储控制器等，以及它们如何与总线交互。 5. **中断控制器和中断使用情况**：定义中断控制器的类型和中断分配，使内核能正确处理中断请求。 6. **GPIO控制器和GPIO使用情况**：定义GPIO引脚的用途，如输入、输出或特定功能。 7. **时钟控制器和时钟使用情况**：时钟控制器的配置，以及各个组件的时钟频率，这对于设备的初始化和性能调整非常重要。 Bootloader负责生成和传递设备树给Linux内核。内核解析这个设备树，据此创建相应的内核对象，如platform_device、i2c_client等，从而避免了大量冗余的内核代码。这种设计提高了内核的可移植性和可维护性，减少了针对不同硬件平台的修改工作。 设备树的概念和使用极大地简化了Linux在ARM架构上的移植，使得开发者可以专注于驱动程序和应用的开发，而不是底层硬件的适配。同时，设备树还支持动态配置，允许在运行时更改硬件配置，增强了系统的灵活性。因此，设备树已经成为现代嵌入式和物联网系统中Linux内核不可或缺的一部分。