ARM Linux 设备树(Device Tree)详解

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"ARM-Device-Tree设备树.pdf" ARM设备树(Device Tree)是Linux内核在处理ARM架构硬件时使用的一种数据结构,它的引入旨在解决ARM平台中板级硬件配置过于复杂和冗余的问题。传统的做法是在内核源码的`arch/arm/plat-xxx`和`arch/arm/mach-xxx`目录下包含大量针对特定板子的代码,这些代码主要是为了描述硬件的具体配置,如平台设备、资源、I2C和SPI设备信息等。然而,这种做法使得内核变得臃肿且难以维护。 2011年,Linux之父Linus Torvalds对ARM平台的现状表达了不满,推动了ARM社区寻求变革。此时,Flattened Device Tree(FDT)作为一种已在PowerPC等其他架构中成功应用的技术,进入了ARM社区的视线。Device Tree起源于Open Firmware,它是一个描述硬件结构的数据结构,用于提供系统配置信息,而不是硬编码在内核中。 Device Tree由节点(node)和属性(property)构成,节点可以包含子节点,属性则由名称和对应的值组成。通过Device Tree,系统可以描述以下关键信息: 1. CPU:包括CPU的数量和类型,这对于多核处理器的配置至关重要。 2. 内存:内存的基地址和大小,确保内核能够正确初始化和管理内存空间。 3. 总线和桥:描述了系统中的总线拓扑和桥接设备,帮助内核理解硬件间的通信路径。 4. 外设连接:列出所有连接到总线的设备,方便内核识别和驱动它们。 5. 中断控制器和中断分配:定义中断控制器的类型和中断分配情况,使内核能正确处理中断请求。 6. GPIO控制器和GPIO使用:为GPIO引脚的配置和使用提供信息,支持系统的输入输出控制。 7. Clock控制器和Clock使用:描述时钟控制器及其频率设置,支持内核调整系统时钟速度。 Bootloader在启动过程中会将编译后的Device Tree二进制文件(通常称为.dtb文件)传递给内核。内核加载这个二进制文件后,能够解析其中的信息,动态创建Linux内核中的`platform_device`、`i2c_client`等结构,从而避免在内核源码中硬编码大量的板级特定信息。这种方法使得内核更加通用,同时减少了重复代码,提高了代码的可维护性和移植性。 ARM设备树是ARM Linux系统中实现硬件抽象和平台无关性的重要工具,它简化了内核与硬件之间的交互,使得内核能够更专注于其核心功能,而无需关心具体的硬件细节。随着ARM架构在移动设备和嵌入式领域的广泛使用,Device Tree的重要性愈发凸显。