2. 设备树基础

设备树（Device Tree）是 Linux 内核用于描述硬件平台信息的一种数据结构。它把“板级硬件长什么样”从内核源码中剥离出来，交给独立的二进制数据文件表达。内核启动时读取这份数据，动态识别 CPU、内存、总线、外设、中断控制器、时钟、引脚等资源，从而做到“同一份内核镜像，适配多种硬件板卡”。理解 DTS、DTSI、DTB、DTC 四个基本概念，是后续跨平台迁移工作的起点。

一、四个基本概念与它们的关系

设备树在开发与运行阶段以不同形态存在，四者构成一条清晰的“源码 → 编译 → 二进制 → 内核解析”链路：

• DTS（Device Tree Source）：设备树源文件，通常以 .dts 结尾，描述某一块具体板卡的硬件。它是人类可读的文本，包含根节点、CPU、内存、外设节点及其属性。
• DTSI（Device Tree Source Include）：设备树包含文件，通常以 .dtsi 结尾，用于存放多个板卡共用的部分，例如 SoC 内部外设定义。DTS 通过 #include 引入 DTSI，实现“公共部分复用 + 板级差异覆盖”。
• DTC（Device Tree Compiler）：设备树编译器，把 DTS/DTSI 编译成 DTB，也可反向把 DTB 反编译为 DTS，是迁移调试中最常用的工具。
• DTB（Device Tree Blob）：编译产物，扁平化二进制设备树，由 Bootloader 加载并传递给内核，内核在启动早期解析它。

它们的关系可以概括为：DTS + DTSI 经 DTC 编译生成 DTB，DTB 由 Bootloader 传给内核，内核据此完成平台设备初始化。下图展示了这一完整链路及关键工具位置。

二、设备树在 Linux 启动流程中的作用

在引入设备树之前，ARM Linux 内核中充斥着大量 board-xxx.c 板级文件，每支持一块新板就要改内核、重新编译。设备树改变了这一模式，其作用集中在启动早期：

1. Bootloader 阶段：U-Boot 等引导程序把 DTB 加载到内存，并在跳转内核时通过寄存器（如 ARM64 的 x0）或 ATAGS 传递 DTB 地址。
2. 内核解压与早期初始化：内核解析 DTB，读取 /memory 节点确定物理内存布局，读取 /cpus 确定 CPU 数量与特性。
3. 平台设备创建：内核遍历 DTB 中 compatible 属性，把每个节点转换为 platform_device，并与已注册的 platform_driver 匹配。
4. 驱动 probe：匹配成功后调用驱动的 probe 函数，完成寄存器映射、中断申请、时钟与引脚配置，外设正式可用。

三、DTS/DTSI 的组织方式与常用语法

实际项目中，DTS 通常只写板级差异，公共部分放在 DTSI。下面是一个典型结构：

// soc.dtsi —— SoC 公共定义
/ {
    compatible = "vendor,soc";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    uart0: serial@10000000 {
        compatible = "vendor,uart";
        reg = <0x10000000 0x1000>;
        interrupts = <10>;
        status = "disabled";
    };
};

// board-a.dts —— 板级差异
#include "soc.dtsi"

/ {
    model = "Board A";
    compatible = "vendor,board-a", "vendor,soc";

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

&uart0 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <100000000>;
};

其中 &uart0 是“引用并覆盖”语法，用于在板级文件中修改 DTSI 里已定义的节点。这种“公共 + 覆盖”的写法，正是跨平台迁移时最需要掌握的组织方式。

四、DTC 常用命令与调试手段

DTC 是迁移过程中最常用的工具，掌握以下命令即可完成大部分编译与排障：

五、跨平台迁移的意义与典型场景

跨平台迁移的本质，是把一套已经跑通的设备树工程，从 A 平台搬到 B 平台。设备树机制让这件事变得可控：

• 内核复用：同一内核镜像可同时支持多块板卡，只需更换 DTB，无需重新编译内核。
• 差异隔离：SoC 公共部分放 DTSI，板级差异放 DTS，迁移时主要修改 DTS 和少量 DTSI 覆盖。
• 快速验证：通过 DTC 反编译对比两块板卡的 DTB，可快速定位节点、属性、地址差异。
• 降低维护成本：硬件变更不再牵动内核代码，驱动与板级描述解耦。

六、常见误区与复盘

初学者在设备树迁移中容易踩以下坑：

1. 把 DTS 当 C 代码写：DTS 没有变量、循环和函数，只有节点、属性与引用，语法错误会直接导致 DTC 编译失败。
2. 忽略 status 属性：DTSI 中外设默认 disabled，板级 DTS 必须显式改为 okay，否则驱动不会 probe。
3. 地址与中断号照搬：不同 SoC 的寄存器基地址和中断号不同，直接复制会导致驱动读写错误地址。
4. 只改 DTS 不改 DTSI：若公共 DTSI 中已固定某外设参数，板级覆盖必须使用 &label 引用方式，否则不生效。
5. 不验证实际加载结果：编译通过不等于内核解析正确，务必查看 /proc/device-tree/ 确认节点存在。