3. 设备树语法基础

设备树（Device Tree，DT）是一种描述硬件资源的数据结构，它使用树形层次结构将系统中的CPU、内存、总线、外设等硬件信息传递给操作系统内核。本章将深入解析设备树源文件（.dts）的核心语法要素：节点、属性、标签和路径，为后续的驱动移植打下坚实基础。

3.1 节点（Node）—— 设备树的骨架

节点是设备树的基本组成单元，每个节点代表一个硬件设备、总线或控制器。节点通过父子关系形成一棵倒置的树，根节点是 /。

3.1.1 节点定义格式

node-name {
    property1 = <value>;
    property2 = "string";
    child-node {
        ...
    };
};

• 节点名称：由字母、数字、连字符（-）、下划线（_）组成，必须以字母开头。
• 节点体：用花括号 { } 包裹，内部包含属性和子节点。
• 结束符：每个节点定义后必须加分号 ;。

3.1.2 节点命名规范

3.1.3 节点层次结构示例

/ {
    model = "Embedded Learning Board v1.0";
    compatible = "vendor,board";

    cpu {
        compatible = "arm,cortex-a7";
        clock-frequency = <1000000000>;
    };

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x80000000 0x20000000>;
    };

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

        uart@fe001000 {
            compatible = "vendor,uart";
            reg = <0xfe001000 0x1000>;
            interrupts = <0 33 4>;
        };

        i2c@fe002000 {
            compatible = "vendor,i2c";
            reg = <0xfe002000 0x1000>;
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <0>;

            eeprom@50 {
                compatible = "atmel,24c02";
                reg = <0x50>;
                pagesize = <8>;
            };
        };
    };
};

3.2 属性（Property）—— 描述设备的语言

属性是附着在节点上的键值对，用于描述设备的特性、地址、中断、时钟等信息。每个属性由属性名和属性值组成。

3.2.1 属性值类型

3.2.2 标准属性详解

• compatible：最重要的属性，用于操作系统匹配驱动。格式为 "厂商,设备型号"，如 "ti,am335x-uart"。
• reg：描述设备地址空间，格式为 <基址 长度>，受 #address-cells 和 #size-cells 控制。
• interrupts：描述中断信息，格式依赖 interrupt-parent 和 #interrupt-cells。
• status：设备状态，常用值 "okay"（启用）、"disabled"（禁用）。
• model：设备型号描述字符串。

3.3 标签（Label）—— 节点的别名

标签是为节点定义的别名，允许在设备树的其他位置通过 &label 引用该节点。标签极大简化了设备树的修改和扩展。

3.3.1 标签定义语法

uart1: uart@fe001000 {
    compatible = "vendor,uart";
    reg = <0xfe001000 0x1000>;
};

上述代码中，uart1 是标签，uart@fe001000 是节点名称。标签必须放在节点名称之前，用冒号分隔。

3.3.2 标签引用与覆盖

// 在另一个 .dtsi 文件中引用并扩展
&uart1 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <115200>;
};

通过 &uart1 引用标签，可以向原节点添加新属性或覆盖已有属性。这是设备树分层设计的核心机制。

3.3.3 标签命名规范

3.4 路径（Path）—— 定位节点的地址

路径是从根节点到目标节点的完整路径字符串，用于在设备树中唯一标识一个节点。路径语法类似于文件系统的目录路径。

3.4.1 路径语法规则

• 绝对路径：以根节点 / 开头，如 /soc/i2c@fe002000/eeprom@50。
• 路径分隔符：使用斜杠 / 分隔各级节点名称。
• 节点名称包含地址：如果节点名包含 @ 地址后缀，路径中必须包含完整名称。
• 路径引用：在 .dts 文件中，可以使用 &{/path/to/node} 语法引用路径。

3.4.2 路径使用示例

// 路径引用示例
&{/soc/uart@fe001000} {
    status = "okay";
};

// 在设备树覆盖文件中使用路径
/fragment@0 {
    target-path = "/soc/i2c@fe002000";
    __overlay__ {
        eeprom@50 {
            compatible = "atmel,24c02";
        };
    };
};

3.4.3 路径与标签的对比

3.5 综合示例：完整设备树片段

以下示例综合展示了节点、属性、标签和路径的协同使用：

// 基础定义文件：board.dtsi
/ {
    model = "Embedded Learning Board";
    compatible = "vendor,board";

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

        uart0: uart@fe001000 {
            compatible = "vendor,uart";
            reg = <0xfe001000 0x1000>;
            interrupts = <0 33 4>;
            status = "disabled";
        };

        i2c0: i2c@fe002000 {
            compatible = "vendor,i2c";
            reg = <0xfe002000 0x1000>;
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <0>;
            status = "disabled";
        };
    };
};

// 板级配置：board.dts
#include "board.dtsi"

&uart0 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <115200>;
};

&i2c0 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <100000>;

    eeprom@50 {
        compatible = "atmel,24c02";
        reg = <0x50>;
        pagesize = <8>;
    };
};

// 路径引用示例
&{/soc/i2c@fe002000/eeprom@50} {
    compatible = "atmel,24c02", "microchip,24c02";
};

3.6 常见错误与调试技巧