1. 设备树基础概念

1.1 什么是设备树 (Device Tree)

设备树（Device Tree，简称 DT）是一种描述硬件资源的数据结构，它使用树形节点来记录系统中所有可发现的硬件设备及其连接关系、寄存器地址、中断号、时钟、DMA 通道等资源信息。设备树源文件（.dts）经过设备树编译器（dtc）编译后生成设备树二进制文件（.dtb），由 Bootloader 传递给内核。

一个典型的设备树节点结构如下：

/dts-v1/;

/ {
    model = "TI AM335x BeagleBone Black";
    compatible = "ti,am335x-bone-black", "ti,am335x-bone", "ti,am33xx";

    cpus {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;
        cpu@0 {
            compatible = "arm,cortex-a8";
            reg = <0x0>;
        };
    };

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x80000000 0x20000000>;  /* 512 MB */
    };

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

1.2 为什么需要设备树

在设备树出现之前（Linux 2.6 ~ 3.0 时代），ARM 架构的嵌入式 Linux 内核中充斥着大量 board-xxx.c 文件，每个开发板都需要在 C 代码中硬编码硬件资源信息。这种方式带来了三个严重问题：

设备树解决了上述问题，其核心优势包括：

• 硬件描述与驱动分离：驱动代码只关心 compatible 匹配，不关心具体地址和中断号。
• 单内核镜像支持多板：同一份 zImage 搭配不同的 .dtb 即可启动不同硬件。
• 减少主线内核碎片：社区统一使用设备树，厂商只需提交 .dts 文件即可。
• Bootloader 可动态修改：U-Boot 支持 fdt 命令，可在启动前调整设备树内容。

1.3 设备树与平台设备 (Platform Device) 的关系

平台设备（Platform Device）是 Linux 内核中用于管理“非可枚举总线设备”的抽象层，典型代表包括：片上外设（UART、I2C、SPI、GPIO 控制器）、内存映射设备、中断控制器等。设备树与平台设备的关系可以概括为：设备树是“硬件清单”，平台设备是“运行时对象”。

内核在启动过程中，通过 of_platform_populate() 函数遍历设备树中的所有节点，为每个匹配的节点创建一个 platform_device 实例，并注册到内核的设备模型中。驱动则通过 of_match_table 与设备树节点进行匹配。

/* 驱动中的匹配表 */
static const struct of_device_id my_uart_of_match[] = {
    { .compatible = "ti,am3352-uart" },
    { .compatible = "ti,omap3-uart" },
    { /* 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,
    },
};
module_platform_driver(my_uart_driver);

下表总结了设备树节点与平台设备之间的对应关系：

下图展示了设备树从源文件到平台设备实例的完整转换流程：

从图中可以看出，整个流程是一个从“文本描述”到“运行时对象”的线性转换：.dts 源文件经过 dtc 编译生成 .dtb，Bootloader 将其加载到内存并传递给内核，内核的 of 子系统解析 .dtb 并调用 of_platform_populate() 为每个匹配的节点创建 platform_device，最终触发驱动的 probe 函数。