3. QEMU入门与安装

设备树（Device Tree）这东西，说白了就是一块「硬件描述板」。你告诉内核：CPU 有几个核、内存多大、外设挂在哪根总线上。内核不再去猜，直接读设备树就行。我刚开始接触 RISC-V 时，总觉得设备树可有可无，直到有一次在 QEMU 上启动 Linux，内核死活找不到串口——嗯，从那以后我再也不敢跳过设备树了。

3.1 DTS 文件结构

一个典型的 DTS 文件，长这样：

/dts-v1/;

/ {
    model = "QEMU RISC-V Virt Machine";
    compatible = "riscv-virtio";

    chosen {
        bootargs = "console=ttyS0";
    };

    cpus {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;
        cpu@0 {
            compatible = "riscv";
            reg = <0>;
        };
    };

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x0 0x80000000 0x0 0x10000000>;
    };
};

结构其实很简单：

• 根节点：用 / 表示，整棵树的起点
• 子节点：如 cpus、memory，描述具体硬件模块
• 属性：键值对，描述节点的特征

我个人习惯把设备树想象成一棵倒挂的树。根在上，枝叶在下。每个节点就是一个硬件模块，属性就是它的参数表。

3.2 节点（node）与属性（property）

节点用 node-name@unit-address 命名。比如 cpu@0，cpu 是名字，0 是地址。地址可以省略，但如果有 reg 属性，建议加上，方便区分多个同类设备。

属性就是节点的「身份证」。常见属性有：

你想想看，如果没有这些属性，内核怎么知道内存从哪开始、有多大？全靠 reg 告诉它。

3.3 #address-cells 与 #size-cells

这两个属性，我当年学的时候绕了好大一圈。简单说：

• #address-cells：表示 reg 中地址部分用几个 32 位整数表示
• #size-cells：表示 reg 中大小部分用几个 32 位整数表示

举个例子：

memory@80000000 {
    reg = <0x0 0x80000000 0x0 0x10000000>;
};

如果父节点定义了 #address-cells = <2> 和 #size-cells = <2>，那么 reg 的前两个数（0x0 0x80000000）是地址，后两个数（0x0 0x10000000）是大小。地址是 0x80000000，大小是 0x10000000（256MB）。

3.4 reg 属性

reg 是设备树里最重要的属性之一。它描述设备的地址空间。格式是：

reg = <address1 size1 address2 size2 ...>;

每个地址-大小对，描述一段连续的地址空间。比如一个 UART 控制器，可能占用 0x10000000 开始的 0x100 字节：

uart@10000000 {
    compatible = "ns16550";
    reg = <0x0 0x10000000 0x0 0x100>;
};

这里 #address-cells = <2>，所以地址是 0x0 0x10000000（即 0x10000000），大小是 0x0 0x100（即 256 字节）。

3.5 compatible 属性

compatible 是设备树的「身份证号」。内核通过它找到对应的驱动程序。格式是：

compatible = "厂商,设备型号";

比如：

compatible = "riscv-virtio", "virtio";

内核会先尝试匹配 riscv-virtio，如果找不到，再尝试 virtio。这种「回退机制」在 QEMU 上特别有用——同一个设备，不同版本可能用不同的 compatible 字符串。

我个人习惯把 compatible 写成「厂商名+设备名」的格式，比如 qemu,riscv-virtio。这样既清晰，又避免和其他平台的设备冲突。

3.6 知识结构图

下面这张图，帮你理清设备树的核心概念：

3.7 实战：编写一个简单的 DTS

假设我们要在 QEMU RISC-V 上描述一个带 UART 和 GPIO 的系统：

/dts-v1/;

/ {
    model = "My RISC-V Board";
    compatible = "my,riscv-board";

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

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x0 0x80000000 0x0 0x10000000>;
    };

    uart@10000000 {
        compatible = "ns16550";
        reg = <0x0 0x10000000 0x0 0x100>;
        interrupt-parent = <&plic>;
        interrupts = <10>;
    };

    gpio@10001000 {
        compatible = "my,gpio";
        reg = <0x0 0x10001000 0x0 0x100>;
        gpio-controller;
        #gpio-cells = <2>;
    };
};

这个例子涵盖了：

• 根节点定义
• 内存节点（device_type + reg）
• UART 节点（compatible + reg + 中断）
• GPIO 节点（gpio-controller + #gpio-cells）

3.8 常见错误与避坑

我曾经在调试一个 RISC-V 板子时，UART 死活不工作。折腾了两天，最后发现是 reg 的地址写错了——多了一个 0。嗯，从那以后我每次写 reg 都要数三遍 cell 数。