2、设备树基础：DTS语法、节点与属性、reg与interrupts属性详解

设备树（Device Tree）是什么？说白了，它就是一块「硬件描述板」。Linux 内核通过它来知道板子上接了哪些外设、地址是多少、中断怎么连。没有设备树之前，内核里全是板级文件，改个 GPIO 都要重新编译内核，那叫一个痛苦。

我个人习惯把设备树比作硬件的「身份证」。内核启动时读这张身份证，就知道该给谁装驱动、该给谁分配资源。今天我们就来拆解这张身份证的写法。

核心认知：设备树是描述硬件的结构化文本，不是代码。它不执行逻辑，只提供数据。内核解析它，然后根据数据初始化驱动。

2.1 DTS 文件长什么样？

DTS（Device Tree Source）是设备树的源文件。编译后变成 DTB（Device Tree Blob），内核才能吃。我们先看一个最简单的例子：

/dts-v1/;

/ {
    model = "TI AM335x BeagleBone Black";
    compatible = "ti,am335x-bone-black", "ti,am335x-bone", "ti,am335x";

    chosen {
        stdout-path = &uart0;
    };

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x80000000 0x10000000>;  /* 256 MB */
    };

    leds {
        compatible = "gpio-leds";
        led0 {
            label = "beaglebone:green:usr0";
            gpios = <&gpio1 21 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
            linux,default-trigger = "heartbeat";
        };
    };
};

嗯，这里要注意几个点：

/dts-v1/; 是版本声明，必须写在第一行。
/ 是根节点，整棵树从这里开始。
每个节点用花括号 { } 包裹，最后用分号结束。
属性就是 key = value; 的形式。

我在项目中遇到过有人把分号漏了，编译报错找了半天。DTC 编译器报错信息有时候不太友好，养成检查分号的好习惯能省很多时间。

2.2 节点与属性：树的骨架

设备树的每个节点代表一个硬件设备或总线。节点可以嵌套，形成树形结构。节点名一般写成 名称@地址 的形式，比如 uart@44e09000。地址部分不是必须的，但如果有 reg 属性，建议加上，方便阅读。

属性就是节点的「特征描述」。常见的属性类型有：

属性类型	写法示例	说明
字符串	`model = "TI AM335x";`	用双引号包裹
32位整数	`reg = <0x80000000 0x10000000>;`	尖括号内，空格分隔
64位整数	`reg = <0x00000000 0x80000000 0x00000000 0x10000000>;`	两个 32 位拼一个 64 位
布尔值	`status = "disabled";`	用字符串模拟，常见 "okay" 和 "disabled"
字节数组	`local-mac-address = [00 11 22 33 44 55];`	方括号内，十六进制
字符串列表	`compatible = "ti,am335x-bone", "ti,am335x";`	逗号分隔多个字符串
引用（phandle）	`&gpio1`	& 符号引用其他节点

你想想看，为什么 compatible 属性要写多个值？因为内核匹配驱动时，会从左到右尝试。第一个最精确，后面的作为 fallback。我调试过一块板子，驱动没加载，最后发现是 compatible 字符串写反了顺序，内核匹配到了错误的驱动。

个人经验：写 compatible 时，遵循「厂商,型号」的命名规范。比如 "ti,am335x-uart"。这样既避免冲突，也方便别人一眼看出是谁家的设备。

2.3 reg 属性：地址与大小

reg 属性描述设备的地址空间。格式是 reg = <地址1 大小1 地址2 大小2 ...>;。每个地址-大小对称为一个「region」。对于 32 位系统，一个 region 占两个 32 位整数；对于 64 位系统，占四个。

举个例子：

uart0: serial@44e09000 {
    compatible = "ti,am3352-uart", "ti,omap3-uart";
    reg = <0x44e09000 0x2000>;
    interrupts = <72>;
};

这里 reg 表示 UART 模块的寄存器基地址是 0x44e09000，地址范围是 0x2000 字节。内核驱动通过 platform_get_resource() 拿到这个地址，然后 ioremap() 映射到虚拟地址空间。

我曾经在移植驱动时，把 reg 的大小写错了。本来寄存器只占 0x1000，我写了 0x10000。结果 ioremap 映射了过大的空间，导致后续其他设备映射失败。这种 bug 很难查，因为系统不会立刻崩溃，而是等到访问其他外设时才出问题。

对于 SPI 或 I2C 设备，reg 可能表示片选号或设备地址：

&spi0 {
    status = "okay";
    spidev@0 {
        compatible = "spidev";
        reg = <0>;  /* 片选 CS0 */
        spi-max-frequency = <1000000>;
    };
};

这里 reg = <0> 表示该设备挂在 SPI 总线的片选 0 上。内核 SPI 子系统会解析这个值来配置片选信号。

2.4 interrupts 属性：中断连接

中断属性描述设备如何向 CPU 发中断。格式取决于中断控制器。最常见的是 interrupts = <中断号触发类型>;。

触发类型常用的宏定义：

宏	值	含义
`IRQ_TYPE_EDGE_RISING`	1	上升沿触发
`IRQ_TYPE_EDGE_FALLING`	2	下降沿触发
`IRQ_TYPE_EDGE_BOTH`	3	双边沿触发
`IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH`	4	高电平触发
`IRQ_TYPE_LEVEL_LOW`	8	低电平触发

看一个实际例子：

gpio0: gpio@44e07000 {
    compatible = "ti,omap4-gpio";
    reg = <0x44e07000 0x1000>;
    interrupts = <96 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    #gpio-cells = <2>;
    gpio-controller;
    #interrupt-cells = <2>;
    interrupt-controller;
};

这里 GPIO 控制器本身也是一个中断控制器。它用 interrupts 告诉 CPU：我自己的中断线是 96 号，高电平触发。同时它声明了 interrupt-controller 和 #interrupt-cells = <2>，表示它可以接收其他设备的中断，每个中断描述需要 2 个 cell（通常是 GPIO 引脚号和触发类型）。

那么其他设备怎么用这个 GPIO 的中断呢？

button@0 {
    compatible = "gpio-keys";
    label = "user_button";
    gpios = <&gpio0 7 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    interrupts-extended = <&gpio0 7 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;
};

这里 interrupts-extended 明确指定了中断控制器是 &gpio0，引脚是 7，下降沿触发。内核会把这个中断映射到 GPIO 控制器的中断处理链上。

避坑指南：我曾经在项目中把 interrupts 和 interrupts-extended 混用。如果一个设备有多个中断源，或者中断控制器不是父节点，必须用 interrupts-extended。否则内核解析时会出错，中断根本注册不上。

2.5 设备树的核心结构图

下面这张图展示了设备树从源文件到内核使用的完整链路，以及节点、属性、reg、interrupts 之间的关系。

从图中可以看到，设备树的根节点下挂载了多个子节点，每个子节点携带自己的属性。reg 描述地址资源，interrupts 描述中断连接。最终 DTS 通过 DTC 编译器生成 DTB，内核在启动时解析 DTB，匹配驱动并初始化硬件。

2.6 常用技巧与避坑

引用节点：用 &节点标签 的方式引用其他节点。比如 &uart0 可以在任何地方修改 uart0 的属性。我习惯把板级特有的修改放在 .dts 文件里，SoC 通用定义放在 .dtsi 里，这样复用性高。
覆盖属性：同一个属性在 .dtsi 和 .dts 中都出现时，后面的覆盖前面的。利用这个特性，可以在 .dts 中只修改需要改的部分。
status 属性：默认设为 "disabled"，在板级文件中改为 "okay"。这样 SoC 的 .dtsi 可以通用，每个板子按需开启外设。
编译检查：用 dtc -I dts -O dtb -o output.dtb input.dts 编译。加上 -@ 选项可以生成符号表，方便调试。

调试建议：内核启动时加上 earlycon 和 dtoc 参数，可以打印设备树解析过程。如果某个设备没注册，先看内核日志里有没有 "not found" 或 "failed to map" 之类的信息。我遇到过很多次，问题出在 reg 地址写错了，或者中断号对不上芯片手册。

设备树看起来语法简单，但实际项目中坑不少。多读芯片厂商提供的 .dtsi 文件，那是最好的学习材料。把 reg 和 interrupts 这两个属性吃透，设备树就算入门了。

📚 课程目录

2、设备树基础：DTS语法、节点与属性、reg与interrupts属性详解

2.1 DTS 文件长什么样？

2.2 节点与属性：树的骨架

2.3 reg 属性：地址与大小

2.4 interrupts 属性：中断连接

2.5 设备树的核心结构图

2.6 常用技巧与避坑