ARM Linux 设备树（Device Tree）详解

"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。