Linux内核设备树详解与应用

"Linux内核设备树是一种描述硬件的数据结构，用于在操作系统引导阶段传递硬件信息。设备树由dts文件以ASCII文本形式编写，通过DeviceTreeCompiler(DTC)编译成dtb二进制文件。它最早起源于OpenFirmware，2011年被引入ARMLinux内核，旨在解决代码冗余问题。设备树由节点和属性组成，节点类似文件系统的目录，用于分类硬件或软件信息，属性则是键值对，描述具体软硬件细节。学习设备树可以参考Device Tree Usage文档、内核源码中的相关目录及头文件。DTS描述支持字符串、整型数组、二进制数组、混合形式和字符串哈希表等数据类型。" Linux内核设备树是现代ARMLinux系统中至关重要的组成部分，它提供了一种标准化的方法来描述系统的硬件布局，使得内核能够灵活地适应各种不同的硬件平台。设备树包含一系列节点和属性，每个节点可以代表一个硬件组件，如CPU、内存、GPIO、I2C控制器等，而属性则用来详细描述这些组件的具体特性。 节点是设备树的基本构造单元，它们以`<name>[@<unit-address>]`的形式定义，其中`<name>`是ASCII字符串，可以是任何名称，`<unit-address>`可选，用于指定硬件的物理地址。例如，一个GPIO节点可能命名为`gpio@7e210000`，表示其位于0x7e210000的地址上。 属性是节点内的关键元素，以键值对`<key>=<value>`的形式存在，用于传达硬件的具体信息。键通常是一个描述性字符串，值可以是字符串、整数、数组或二进制数据。例如，`reg`属性用于描述设备的内存映射，`interrupts`属性用于指示中断号，`clocks`属性则指定了设备使用的时钟源。 设备树的组织结构反映了硬件的层次关系，例如，一个SoC（System on Chip）可能有一个顶级节点`soc`，下面挂载着CPU、内存控制器和其他子系统。此外，`chosen`节点包含了一些全局设置，比如`stdout-path`属性指定了系统输出（如串口调试）的路径。 设备树的引入解决了ARMLinux内核在不同硬件平台上移植时的代码重复问题，使得内核代码更加简洁，易于维护。通过设备树，开发人员可以在不修改内核源码的情况下，仅仅修改或添加相应的dts文件，就能适应新的硬件配置。 在实际应用中，设备树的使用通常涉及以下步骤： 1. 编写或修改dts文件，根据目标硬件配置定义节点和属性。 2. 使用DTC编译dts文件生成dtb二进制文件。 3. 将生成的dtb文件与内核映像一起加载到系统中。 4. 内核启动时读取dtb，解析设备树并进行相应的初始化操作。 为了更深入地学习和理解设备树，可以查阅内核源码中的`Documentation/devicetree`目录下的文档，以及`drivers/of`目录下的源代码，这些代码实现了设备树的解析和操作。同时，`include/linux`目录下的`of_xxx.h`头文件提供了与设备树相关的API，供驱动程序开发者使用。 Linux内核设备树是系统移植和硬件配置的关键，它简化了硬件描述，促进了内核的可移植性和可维护性，是理解和开发嵌入式Linux系统不可或缺的知识点。