Linux设备树详解：I2C框架下的DTB加载与驱动匹配

本文将深入探讨Linux设备树（Device Tree Blob，简称DTB）在内核加载流程中的应用，特别是以I2C框架为例。设备树是一种描述硬件配置和设备信息的树形结构，它在Linux内核中扮演着至关重要的角色，使得设备驱动程序能够根据节点和属性自动配置。 首先，让我们了解一下DTS的基本语法。DTS使用简洁的键值对形式来表示设备节点及其属性，如CPU、内存、外设等。每个设备树文件都有一个根节点，设备作为节点被嵌套，形成层次结构，便于描述设备间的相互关系。节点名称由设备名和地址组成，例如"timer@0x17C90000"，其中"timer"是设备名，"0x17C90000"是其在物理地址空间中的位置。属性描述了设备的具体特性和配置，如频率、兼容性等，每个属性后面用分号(;)表示结束。 在Linux内核中，设备树通常存储在`.dts`文件中，与特定处理器架构关联。例如，ARM设备的.dts文件通常位于`arch/arm/boot/dts`目录下，对于多个设备共用的部分，会使用`.dtsi`文件作为公共头文件，通过`include`指令引用。例如，在高通平台的设备树文件中，这些文件位于`arch/arm64/boot/dts/qcom/`目录。 在内核加载过程中，设备树的加载和解析是关键步骤。当内核启动时，它会搜索指定路径寻找设备树文件，并将其解析为内核可使用的结构。这个过程涉及到几个关键环节： 1. **查找和加载**：Linux查找设备树文件的机制通常是基于编译时配置或引导时提供的参数。找到对应设备树后，内核将其读入内存。 2. **解析**：内核会调用devicetree解析器解析.dts文件，构建设备树数据结构。解析过程中，属性会被赋值，节点间的依赖关系会被确定。 3. **设备初始化**：设备树数据结构被创建后，内核会根据其内容动态创建platform_device、i2c_client等设备实例。这些设备会分配所需的内存和中断资源，并注册到相应的驱动框架中。 以I2C框架为例，设备树会明确指示哪些设备是I2C总线上的客户端，它们连接到哪个I2C控制器，以及所需的配置信息。当驱动程序初始化时，会根据设备树的描述找到匹配的设备并进行初始化，包括设置地址、速度等参数。 4. **firmware交互**：除了描述硬件设备，设备树中的`chosen`节点用于传递firmware（如bootloader）传递给内核的重要数据，如启动参数。 Linux设备树是内核与硬件交互的核心桥梁，通过提供设备的精确描述，使得设备驱动程序能够高效、灵活地配置和管理硬件资源。理解DTS语法和内核加载流程对于开发和维护Linux系统至关重要。