4、设备树地址编码：#address-cells、#size-cells、ranges、dma-ranges

地址编码，说白了就是告诉内核：「我这个设备，在总线上怎么找到它？它占多大地方？」

我刚开始学设备树时，最头疼的就是这四个属性。尤其是 ranges，绕来绕去，总搞不清谁映射到谁。后来调了几个板子，踩了几次坑，才算真正弄明白。

4.1 #address-cells 和 #size-cells：地址的「度量衡」

这两个属性，决定了子节点里 reg 属性的写法。

• #address-cells：用几个 32 位整数表示地址。
• #size-cells：用几个 32 位整数表示长度。

举个例子。如果父节点写的是：

#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;

那么子节点的 reg 就是 <地址 长度>，比如：

reg = <0x10000000 0x1000>;

表示基地址 0x10000000，长度 0x1000（4KB）。

如果改成：

#address-cells = <2>;
#size-cells = <1>;

那地址就要写两个 32 位数，比如：

reg = <0x0 0x10000000 0x1000>;

高 32 位是 0，低 32 位是 0x10000000。长度还是 0x1000。

我遇到过有人把这两个属性写反了。地址写成了长度，长度写成了地址。结果内核解析出来的资源完全错位，驱动一加载就崩。嗯，这种错很难查，因为编译不报错。

4.2 ranges：地址翻译的「桥梁」

ranges 是设备树里最绕的属性。它的作用，是把子节点的地址空间，映射到父节点的地址空间。

格式长这样：

ranges = <子地址 父地址 长度>;

每个字段的含义：

• 子地址：子节点内部的地址（用子节点的 #address-cells 表示）。
• 父地址：在父节点总线上的地址（用父节点的 #address-cells 表示）。
• 长度：映射范围的大小（用父节点的 #size-cells 表示）。

举个例子。假设我们有一个外部总线，挂了一个 SPI 控制器：

external-bus {
    #address-cells = <2>;
    #size-cells = <1>;
    ranges = <0 0 0x10100000 0x10000>;

    spi@1,0 {
        reg = <1 0 0x1000>;
        ...
    };
};

这里 ranges 的意思是：子地址 0 0（片选 0，偏移 0），映射到父地址 0x10100000，长度 0x10000。

而 SPI 节点的 reg = <1 0 0x1000>，表示它位于片选 1，偏移 0，长度 0x1000。内核会自动算出它在 CPU 视角的物理地址：0x10100000 + 0x10000 * 1 + 0 = 0x10200000。

如果 ranges 属性为空（ranges;），表示子地址和父地址是 1:1 映射，地址相同。如果 ranges 不存在，表示子节点地址对父节点不可见，内核不会自动做地址翻译。

4.3 dma-ranges：DMA 的「专属通道」

dma-ranges 和 ranges 很像，但它是给 DMA 用的。

有些设备做 DMA 时，看到的地址空间和 CPU 不一样。比如，设备只能访问 32 位地址，但 CPU 有 64 位地址空间。这时候就需要 dma-ranges 来告诉内核：设备 DMA 看到的地址，对应到 CPU 的哪个物理地址。

格式完全一样：

dma-ranges = <设备地址 CPU地址 长度>;

举个例子：

pcie-controller {
    #address-cells = <3>;
    #size-cells = <2>;
    dma-ranges = <0x02000000 0x0 0x00000000 0x0 0x80000000 0x0 0x10000000>;
};

这表示：PCIe 设备看到的地址 0x00000000，对应 CPU 的 0x80000000，长度 0x10000000（256MB）。设备做 DMA 时，内核会帮它做地址转换。

我曾经调试一个网卡驱动，死活收不到数据。查了两天，发现是 dma-ranges 写错了。设备 DMA 地址映射到了 CPU 的保留内存区域，数据写进去就被系统覆盖了。嗯，从那以后，我每次写 dma-ranges 都会反复核对地址范围。

4.4 一张图看懂地址编码

下面这张 SVG 图，展示了地址编码的核心逻辑：

4.5 避坑指南

我总结几个常见的坑，你写设备树时多留个心眼：

1. #address-cells 和 #size-cells 不匹配：父节点和子节点的 cells 数不一致，导致 reg 解析错误。检查每个总线节点的定义。
2. ranges 长度写错：长度单位是字节，不是字。我见过有人把 0x1000 写成 0x100，结果只映射了 256 字节。
3. dma-ranges 和 ranges 混淆：两个属性方向不同，别混用。我曾经在调试时把 dma-ranges 写成了 ranges，设备 DMA 直接访问了错误的地址。
4. 空 ranges 的含义：ranges; 表示 1:1 映射，不是「没有映射」。如果不想让子地址暴露，直接不写 ranges 属性。

地址编码这块，说白了就是「告诉内核，我的设备在哪，怎么访问它」。多写几次，多调几个板子，自然就熟了。嗯，今天就聊到这。