2. 设备树基础

设备树（Device Tree，DT）是嵌入式 Linux 系统中用于描述硬件拓扑结构和资源分配的一种数据结构。它取代了传统 ARM 平台中充斥在 arch/arm/mach-* 目录下的大量板级代码（board file），实现了“内核镜像与硬件描述分离”的设计目标。对于 Platform 驱动开发者而言，设备树是获取硬件资源（如寄存器地址、中断号、DMA 通道）的核心来源。

2.1 设备树语法基础

设备树源文件（.dts）采用一种树形结构的文本格式，其基本语法单元包括：节点（node）、属性（property）和值（value）。一个典型的设备树片段如下：

/dts-v1/;

/ {
    model = "Embedded Development Board";
    compatible = "vendor,board-v1", "vendor,board";

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

    soc {
        compatible = "simple-bus";
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        ranges;

        uart0: serial@101f1000 {
            compatible = "vendor,uart";
            reg = <0x101f1000 0x1000>;
            interrupts = <0 5 4>;
            clock-frequency = <24000000>;
            status = "okay";
        };
    };
};

语法要点：

• 根节点：用 / 表示，是整个设备树的起点。
• 节点名称：格式为 node-name@unit-address，其中 @unit-address 通常为设备寄存器基地址，用于区分同名节点。
• 属性：键值对形式，值可以是字符串、32 位整数数组（< >）、字节数组（[ ]）、字符串列表等。
• 标签（Label）：如 uart0:，用于在 .dtsi 文件中引用或覆盖节点。
• 包含文件：使用 #include 引入 .dtsi 头文件，实现 SoC 级描述的复用。

2.2 节点与属性

设备树中的每个硬件设备或总线都对应一个节点。节点可以嵌套，形成层次结构。属性则描述了节点的具体特征。

常见的标准属性包括：

• compatible：驱动匹配的关键字。
• reg：描述设备地址空间。
• interrupts：描述中断资源。
• clocks：关联时钟控制器。
• dmas：关联 DMA 控制器（后续章节重点）。
• status：设备状态。

2.3 reg 属性：地址资源描述

reg 属性是 Platform 驱动获取寄存器物理地址和内存范围的核心依据。其格式由父节点的 #address-cells 和 #size-cells 决定。

• #address-cells：表示地址字段占用的 32 位整数个数（通常为 1 或 2）。
• #size-cells：表示长度字段占用的 32 位整数个数（通常为 1 或 2）。

每个 reg 条目由 (address, length) 对组成。例如：

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

dma@101e3000 {
    reg = <0x101e3000 0x1000>;
    /* 基址: 0x101e3000, 范围: 0x1000 (4KB) */
};

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

pcie@40000000 {
    reg = <0x0 0x40000000 0x0 0x10000000>;
    /* 基址: 0x40000000 (高32位0, 低32位0x40000000), 范围: 0x10000000 (256MB) */
};

驱动侧通过 platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, index) 获取 reg 属性中第 index 个条目的物理地址和长度。

2.4 interrupts 属性：中断资源描述

interrupts 属性描述了设备的中断请求线。其格式依赖于中断控制器（Interrupt Controller）的 #interrupt-cells 属性。

以常见的 GIC（Generic Interrupt Controller）为例，#interrupt-cells = <3>，三个字段的含义为：

设备节点示例：

interrupt-parent = <&gic>;  /* 指定中断控制器 */
interrupts = <0 45 4>;      /* SPI 中断, 中断号 45, 高电平触发 */

驱动侧通过 platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, index) 或 platform_get_irq(pdev, index) 获取中断号，然后调用 devm_request_irq() 注册中断处理函数。

2.5 compatible 属性：驱动匹配的核心

compatible 属性是设备树与驱动代码之间的“桥梁”。它包含一个或多个字符串，用于标识设备的具体型号和兼容性。

• 格式："厂商,设备型号"，例如 "vendor,uart"。
• 匹配优先级：内核在注册 Platform 设备时，会按照 compatible 属性中的字符串顺序，依次与驱动中 of_device_id 表进行匹配。
• 兼容性列表：可以包含多个字符串，表示该设备兼容多种驱动。例如 compatible = "vendor,uart-v2", "vendor,uart-v1"，表示优先匹配 v2 驱动，若不存在则回退到 v1 驱动。

驱动侧匹配代码示例：

static const struct of_device_id my_uart_of_match[] = {
    { .compatible = "vendor,uart-v2", .data = &uart_v2_data },
    { .compatible = "vendor,uart-v1", .data = &uart_v1_data },
    { /* end of list */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_uart_of_match);

static struct platform_driver my_uart_driver = {
    .probe  = my_uart_probe,
    .remove = my_uart_remove,
    .driver = {
        .name = "my_uart",
        .of_match_table = my_uart_of_match,
    },
};

2.6 设备树资源获取流程总览

下面的 SVG 图展示了从设备树节点到 Platform 驱动获取资源的完整流程：

2.7 关键属性对比总结