Linux内核编程（七）设备树DT（device tree）

一、相关知识点

1. 为什么要引入设备树？

   在讲平台总线模型的时候。平台总线模型是把驱动分成了俩个部分，一部分是device，一部分是driver,设备信息和驱动分离这个设计非常的好。device部分是描述硬件的。但是随着Linux文持的硬件越来越多，在内核源码下关于硬件描述的代码也越来越多。并且每修改一下就要编译一次内核。
   长此以往Linux内核里面就存在了大量”垃圾代码”，而且非常多，这里说的“垃圾代码”是关于对硬件描述的代码。从长远看，这些代码对Linux内核本身并没有帮助，所以相当于Linux内核是“垃圾代码”。但是并不是说平台总线这种方法不好。
   为了解决这个问题，设备树就被引入到了Linux上。使用设备树来代替之前编译进内核的device文件，并从内核中分离了出来，成为了一个单独的部分。对硬件修改以后不必重新编译内核。直接需要将设备树文件编译成二进制文件，在通过bootloader传递给内核即可。虽然用设备树替换了原来的device部分，但是平台总线模型的匹配和使用基本不变。所以设备树就是用来描述硬件资源的文件。

2. 基本概念

dts（Device Tree Source）： 设备树源码，使用一种结构化的语言来描述硬件。文件扩展名为 .dts。
dtsi（Device Tree Source include）： 用于描述一些通用的设备树文件。
dtc（Device Tree Compiler）： 设备树编译器，将 .dts 文件编译成二进制设备树文件（.dtb）。
dtb（Device Tree Blob）： 设备树二进制，编译后的二进制文件，内核在启动时加载并解析该文件。

解释：dtsi文件的作用
  假设我们有两个开发板，一个开发板上有led、beep等硬件设备，另一个开发板上有led、screen等硬件设备，那么我们就可以在dtsi文件中写两个开发板共有的硬件设备的设备树，即含有led的设备树。这样我们在单独编写某个开发板的设备树时，只需要包含这个dtsi文件，并描述自己开发板独有的硬件信息即可。

二、设备树的结构及基本语法

1. 最简设备树的结构

   设备树是一棵树形结构，下述第三行的/为根节点表示整个系统，即设备树的树根。子节点在根节点下定义和描述，每个子节点表示一个设备或设备的一部分。每个子节点有属性，属性包含该设备的具体配置信息。子节点下也可以有子子节点，以此类推。

my_tree.dts

/des-v1/;      //设备树的版本，这个是必须要写的！不写的话编译会报错。

/{              //根节点
    [子节点1]
    [子节点2]
    ...
};

2. 子节点名称

   子节点名称中[ ]为可选项。[标签]为子节点名称的别名，可以通过引用标签来引用该节点。[@<设备地址>]主要用于区分设备，让节点名称更人性化，方便阅读，并无实际意义。
   注意：同级节点名称不能相同，不同级的节点名称可以相同。

[标签]: <名称> [@<设备地址>]

3. 子节点格式

[label]: node [@unit-address ]{
    [属性]
    [子子节点]
};

例如：

led:goio@0{
     [属性]
     node-child{
          
   }
}

4. 常用节点属性

在设备树中，节点属性用于描述硬件设备的具体信息和配置。

（1）model属性

   model属性的值是一个字符串，一般用model描述一些信息。比如设备的名称、名字等。例如：model=“this is my DT”;。该属性通常出现在设备树的根节点中，提供一个简洁的描述，帮助识别设备的具体型号和版本，并无实际意义。

/des-v1/;      //设备树的版本，这个是必须要写的！不写的话编译会报错。

/{              //根节点
    model=“this is my DT”;
    [子节点]
    ...
}; 

（2）reg属性

指定设备在内存中的地址和大小。比如寄存器地址。

reg = <起始地址，地址长度>;

例如：reg=<0x202002, 0x40>，描述了一端起始地址为0x202002，地址长度为0x40的地址信息。
●重要： reg属性为可变参，具体参数长度由另外两个属性#address-cell和#size-cells决定。

（3）#address-cell、#size-cells属性

   该属性用于描述子节点中地址和大小信息的格式。#address-cell用来描述reg属性中用几个数来表示起始地址，#size-cells用来描述reg属性中用几个数来表示地址的大小。注意：描述的是子节点中的地址格式！！

举例：

#address-cell= <1>;  //reg属性中用1个数表示地址
#size-cells= <0>;  //0个数表示地址大小
reg=<0x2202>;  //则0x2202为地址。

#address-cell= <2>;  //reg属性中用2个数表示地址
#size-cells= <2>;  //2个数表示地址大小
reg=<0x00 0x2202 0x00 0x40>;  //则0x00 0x2202描述地址，0x00 0x40描述地址大小。

（4）status属性

status属性是和设备的状态有关系的，status的属性值是字符串。属性值有下面几个状态可选。

（5）compatible属性

   compatible属性是非常重要的一个属性。compatible是用来和驱动进行匹配的。匹配成功以后会执行驱动中的probe函数。该属性用于指定设备的类型和兼容性信息。操作系统利用这个属性来识别和初始化设备。例如compatible = "arm,cortex-a9";

   举例：compatible="qjl-beep","qjl-led";，在匹配的时候会先使用第一个值qjl-beep进行匹配，如果没有就会使用第二个值qjl-led进行匹配。

三、DTC编译设备树文件

编译设备树：dtc -I dts -O dtb -o xxx.dtb xxx.dts
反编译设备树：dtc -I dtb -O dts -o xxx.dts xxx.dtb

●具体步骤：

1. 使用命令查找源码路径下的dtc编译器，如：sudo find /opt/Ascend310B-source-opi -name "dtc"。如果没有找到，则编译内核源码，会生成dtc可执行文件。
   

2. 编写设备树文件，使用命令进行编译。注意：要使用dtc的绝对路径，或者将dtc路径设置为环境变量加入/etc/profile文件中。