ARM Linux 设备树详解与应用

"ARM Linux Device Tree 设备树技术主要针对ARM架构，旨在解决早期ARM Linux系统中板级硬件细节过度编码的问题。通过引入Flattened Device Tree (FDT)，硬件描述得以简化，使得内核能更高效地管理硬件资源。设备树由节点和属性构成，用于描述CPU、内存、总线、外设、中断控制器、GPIO控制器和时钟控制器等关键信息。Bootloader会传递设备树给内核，内核据此初始化和配置系统。" 在ARM架构的Linux系统中，Device Tree扮演了至关重要的角色。它起源于Open Firmware，旨在提供一种标准化的方式来描述嵌入式系统的硬件结构。早期的ARM Linux内核中，plat-xxx和mach-xxx目录下包含了大量关于板级细节的代码，这些代码不仅冗余，而且难以维护。2011年，Linus Torvalds的言论引发了对这一问题的关注，从而推动了Device Tree的引入。 Device Tree是一个数据结构，由一系列节点和属性组成。每个节点代表一个硬件组件，可以包含子节点，而属性则描述了组件的具体特性。例如，"CPU的数量和类别"这个属性会告诉内核有多少个处理器核心及它们的类型，"内存基地址和大小"用于定义可用的RAM资源。此外，"总线和桥"、"外设连接"、"中断控制器和中断使用情况"、"GPIO控制器和GPIO使用情况"以及"Clock控制器和Clock使用情况"等属性，都是设备树中不可或缺的部分，它们帮助内核理解硬件的拓扑结构，有效地管理和驱动设备。 通过设备树，Bootloader（如U-Boot）在启动时将设备树信息传递给Linux内核。内核解析设备树后，能够动态地创建和配置平台设备（platform_device）、I2C客户端（i2c_client）以及其他必要的驱动结构。这样，内核无需直接在源码中硬编码具体的板级信息，大大提高了代码的复用性和可移植性。 ARM Linux Device Tree是实现硬件抽象和平台无关性的重要手段，它简化了系统初始化过程，减少了内核代码的复杂性，并促进了不同硬件平台间的代码共享。随着嵌入式系统设计的日益复杂，设备树的重要性将进一步凸显，成为构建高效、灵活且可扩展的嵌入式Linux系统的关键技术。