2. 设备树基础：语法、节点与属性详解

设备树（Device Tree，DT）是嵌入式 Linux 系统中描述硬件拓扑结构的核心数据格式。DRM 显示驱动通过设备树获取显示控制器、接口、面板等硬件的地址、中断、时钟、复位等资源信息。本节从语法、节点、属性、匹配机制和关键属性五个维度展开，为后续显示链路调试打下基础。

2.1 设备树语法基础

设备树源文件（.dts）采用树形结构描述硬件，每个硬件设备对应一个节点，节点包含若干属性。语法规则如下：

• 节点定义：node-name@unit-address，其中 unit-address 通常为寄存器基地址。
• 属性格式：property-name = <value>; 或 property-name = "string";
• 标签（label）：用于引用节点，如 display: display-controller@13800000。
• 包含文件：#include "soc.dtsi" 引入 SoC 级设备树包含文件。

// 一个典型的显示控制器节点示例
display: display-controller@13800000 {
    compatible = "vendor,display-controller", "simple-bus";
    reg = <0x0 0x13800000 0x0 0x1000>;
    interrupts = <0 42 4>;
    clocks = <&clk DISPLAY_CLK>;
    status = "okay";

    port {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;
        display_out: endpoint@0 {
            reg = <0>;
            remote-endpoint = <&hdmi_in>;
        };
    };
};

2.2 节点与属性详解

设备树节点是硬件设备的抽象表示，属性则描述设备的资源配置。下表列出显示驱动中常见的节点类型和关键属性：

2.3 compatible 匹配机制

compatible 属性是设备树与内核驱动绑定的关键。内核通过设备驱动模型中 of_match_table 进行匹配，匹配顺序遵循“最具体优先”原则。

匹配流程如下：

1. 内核解析设备树，提取每个节点的 compatible 字符串列表。
2. 遍历已注册的平台驱动，比较驱动的 of_match_table 与节点的 compatible。
3. 按字符串列表顺序匹配，第一个匹配成功的驱动获得绑定。
4. 匹配成功后调用驱动的 probe 函数，传入 struct platform_device。

// 设备树节点中的 compatible
compatible = "vendor,display-controller-v2", "vendor,display-controller", "simple-bus";

// 内核驱动中的 of_match_table
static const struct of_device_id display_of_match[] = {
    { .compatible = "vendor,display-controller-v2", .data = &v2_data },
    { .compatible = "vendor,display-controller",   .data = &v1_data },
    { /* sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, display_of_match);

static struct platform_driver display_driver = {
    .probe  = display_probe,
    .remove = display_remove,
    .driver = {
        .name = "vendor-display",
        .of_match_table = display_of_match,
    },
};

2.4 reg 属性详解

reg 属性描述设备占用的地址空间，格式为 <address length> 的序列。地址和长度的字长由父节点的 #address-cells 和 #size-cells 决定。

在 DRM 驱动中，reg 属性通常映射为 struct resource，通过 platform_get_resource() 获取：

static int display_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct resource *res;
    void __iomem *base;

    // 获取第 0 个 reg 段
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
    if (!res)
        return -ENXIO;

    // 将物理地址映射到内核虚拟地址空间
    base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
    if (IS_ERR(base))
        return PTR_ERR(base);

    // 后续通过 base 访问显示控制器寄存器
    dev_info(&pdev->dev, "display controller at 0x%llx mapped\n",
             (unsigned long long)res->start);
    return 0;
}

2.5 interrupts 属性详解

interrupts 属性描述设备的中断资源，格式依赖于中断控制器的 #interrupt-cells。ARM GIC（Generic Interrupt Controller）是最常见的中断控制器，其 #interrupt-cells = <3>。

ARM GIC 中断域的三个字段含义：

• 第 1 字段：中断类型，0=SPI（共享外设中断），1=PPI（私有外设中断）。
• 第 2 字段：中断号，SPI 范围为 32~1019，PPI 范围为 16~31。
• 第 3 字段：触发类型，1=上升沿触发，2=下降沿触发，4=高电平触发，8=低电平触发。

// 设备树中的中断定义
display-controller@13800000 {
    compatible = "vendor,display-controller";
    reg = <0x0 0x13800000 0x0 0x1000>;
    interrupts = <0 42 4>;  // SPI, 中断号42, 高电平触发
    interrupt-parent = <&gic>;
};

// 内核驱动中获取中断号
static int display_probe(struct platform_device *pdev)
{
    int irq;

    irq = platform_get_irq(pdev, 0);
    if (irq < 0)
        return irq;

    // 注册中断处理函数
    ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq, display_irq_handler,
                           IRQF_SHARED, "display", dev);
    if (ret)
        return ret;

    dev_info(&pdev->dev, "registered irq %d\n", irq);
    return 0;
}

2.6 显示链路中的设备树实践

在 DRM 显示驱动中，设备树不仅描述单个设备，还通过 ports 和 endpoint 描述显示链路的数据流连接。以下是一个完整的显示链路设备树片段：

// 显示控制器 -> HDMI 接口 -> HDMI 连接器
display-controller@13800000 {
    compatible = "vendor,display-controller";
    reg = <0x0 0x13800000 0x0 0x1000>;
    interrupts = <0 42 4>;
    ports {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;
        port@0 {
            reg = <0>;
            dc_out_hdmi: endpoint {
                remote-endpoint = <&hdmi_in_dc>;
            };
        };
    };
};

hdmi@13810000 {
    compatible = "vendor,hdmi-tx";
    reg = <0x0 0x13810000 0x0 0x1000>;
    interrupts = <0 43 4>;
    ports {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;
        port@0 {
            reg = <0>;
            hdmi_in_dc: endpoint {
                remote-endpoint = <&dc_out_hdmi>;
            };
        };
        port@1 {
            reg = <1>;
            hdmi_out_con: endpoint {
                remote-endpoint = <&con_in_hdmi>;
            };
        };
    };
};

hdmi-connector {
    compatible = "hdmi-connector";
    type = "a";
    port {
        con_in_hdmi: endpoint {
            remote-endpoint = <&hdmi_out_con>;
        };
    };
};