Linux内核中的设备树精选

• 编码小哥
• 2023/5/17 16:45:42

一、概念

       在嵌入式系统中，设备树是一种描述系统硬件组件和设备驱动程序之间的关系和依赖的机制。设备树以一种层次结构的方式描述系统中的组件，并且提供了一些属性来描述每个组件的特性，如设备类型、地址信息、传输速度以及硬件连接方式等。

       设备树被广泛用于Linux内核中，作为一种统一的硬件描述语言，以便便于Linux内核进行硬件引导和设备驱动程序的加载。

二、设计原则

设备树的设计原则包括以下几个方面：

1. 描述性：设备树应该能够描述系统硬件的组成结构和特性，包括设备类型、设备地址、中断请求等信息。

2. 可移植性：设备树应该是可移植的，可以在任何硬件平台上使用，并且在操作系统内核之间共享。

3. 可扩展性：设备树应该能够支持新的设备类型、新的特性和新的平台架构。

4. 易于处理：Linux内核应该能够高效地处理大量的硬件描述信息，并快速地查找和使用相关信息。

三、文件格式

设备树是通过一种文本文件格式来描述的，它有以下几个基本部分：

1. 根节点：设备树的根节点是指整个树的根节点，它通常用于描述系统整体特性，如使用的芯片组、主板型号等信息。

2. 设备节点：设备节点用于描述设备及其特性，如设备名称、类型、地址、中断、注册回调等。设备节点的名称是唯一的，通常使用设备树的路径表示，如"/soc/ethernet@12345678"表示一个位于"soc"总线上的以太网设备。

3. 属性：属性是设备节点的特性信息，其中属性名表示属性的名称，属性值表示属性的值。属性值可以是整数、字符串、数组等。

       设备树通常以.dts或.dtsi的格式存储，并且可以被编译成.dtb格式与内核一起使用。

四、编译方法

       设备树文件通常是使用Device Tree Compiler (dtc)工具编译成二进制格式。这个工具可以将设备树文件编译成二进制格式，以便于在内核中进行解析和使用。在Linux内核中，dtc工具通常是作为一个专门的软件包提供的，可以通过apt-get等包管理器进行安装。

在将设备树文件编译成二进制格式时，可以使用以下命令：

$ dtc -I dts -O dtb -o mytree.dtb mytree.dts

       其中，-I参数用于指定输入格式，-O参数用于指定输出格式，-o参数用于指定输出文件的名称。

五、实例分析

       接下来我们以一个简单的例子来介绍设备树的应用。假设我们有一个嵌入式系统，其中包含一个名为"mydevice"的虚拟串口设备。设备的地址是0x10000，IRQ线是14号，我们需要编写一个设备驱动程序来管理它。

我们可以使用以下设备树文件来描述这个虚拟串口设备：

/dts-v1/;

/ {

compatible = "myboard";

mydevice@10000 {

compatible = "mydevice,uart";

reg = <0x10000>;

interrupt-parent = <&gpio0>;

interrupts = <14 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;

};

};

       其中，/是设备树的根节点。在根节点下，我们定义了一个名为"mydevice"的虚拟串口设备节点。设备节点使用了属性reg来指定设备地址，属性interrupt-parent用于指定IRQ线所在的GPIO控制器，属性interrupts用于指定IRQ线的编号和触发方式。

       当内核启动时，会读取设备树文件，并将设备树信息加载到内存中。设备树驱动程序将会根据mydevice节点的信息，实例化并初始化一个mydevice虚拟串口。