第2章 设备树基础：从DTS语法到实战编译

设备树（Device Tree）这东西，刚接触时觉得挺玄乎。说白了，它就是一套描述硬件信息的“说明书”。Linux内核通过它才知道你板子上接了哪些外设、内存多大、中断怎么连。我在Tina Linux项目里调过不下二十块板子，每次第一件事就是翻设备树——硬件怎么接的，全写在这里了。

2.1 DTS语法入门——先看懂再说

DTS（Device Tree Source）的语法其实很简单。它用树形结构描述硬件，根节点是“/”，下面挂各种外设节点。每个节点可以包含属性和子节点。

来看一个最简模板：

/dts-v1/;

/ {
    compatible = "allwinner,sun8i";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    cpu@0 {
        compatible = "arm,cortex-a7";
        reg = <0x0>;
    };

    memory@40000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x40000000 0x20000000>;
    };
};

注意几个要点：

• /dts-v1/; 是版本声明，必须写在第一行
• 每个节点用 节点名@地址 格式，地址部分可以省略
• 属性值用 = 赋值，字符串加引号，数值用尖括号
• 分号结尾，花括号表示层级——跟C语言很像

2.2 节点与属性——设备树的“零件”

每个设备树节点代表一个硬件设备或总线。节点里最重要的就是 compatible 属性——内核靠它匹配驱动。

属性名	作用	示例
compatible	驱动匹配字符串	"allwinner,i2c0"
reg	寄存器地址/长度	<0x01c2b000 0x400>
interrupts	中断号/触发方式	<0 5 4>
status	设备使能状态	"okay" 或 "disabled"
clocks	时钟引用	<&ccu CLK_I2C0>

我遇到过最坑的事：某次I2C驱动死活不工作，查了两天才发现 status = "disabled" 没改成 "okay"。嗯，这种低级错误，犯过一次就记住了。

2.3 reg属性详解——地址怎么描述

reg 属性描述设备的地址空间。格式是 <地址1 长度1 地址2 长度2 ...>。每个地址和长度占几个cell，由父节点的 #address-cells 和 #size-cells 决定。

// 父节点定义地址宽度
soc@01c00000 {
    compatible = "simple-bus";
    #address-cells = <1>;   // 地址占1个cell（32位）
    #size-cells = <1>;      // 长度占1个cell（32位）

    uart0@01c28000 {
        compatible = "allwinner,sun8i-uart";
        reg = <0x01c28000 0x400>;  // 基址0x01c28000，长度0x400
        interrupts = <0 1 4>;
    };
};

如果 #address-cells = <2>，那地址就要写两个数，比如 <0x0 0x40000000 0x0 0x20000000>。64位地址空间常见这种写法。

2.4 interrupts属性详解——中断怎么配

中断属性稍微复杂点。它通常包含三个值：中断类型、中断号、触发方式。具体含义依赖 interrupt-parent 指定的中断控制器。

// 中断控制器定义
gic: interrupt-controller@01c81000 {
    compatible = "arm,cortex-a7-gic";
    #interrupt-cells = <3>;   // 每个中断占3个cell
    interrupt-controller;
    reg = <0x01c81000 0x1000>;
};

// 外设引用中断
uart0@01c28000 {
    compatible = "allwinner,sun8i-uart";
    reg = <0x01c28000 0x400>;
    interrupt-parent = <&gic>;   // 指定中断控制器
    interrupts = <0 1 4>;         // 类型0(SPI) 中断号1 触发方式4(高电平)
};

三个cell的含义（以GIC为例）：

• 第一个cell：中断类型。0=SPI（共享外设中断），1=PPI（私有外设中断）
• 第二个cell：中断号。SPI从32开始编号，PPI从16开始
• 第三个cell：触发方式。1=上升沿，2=下降沿，4=高电平，8=低电平

你想想看，如果触发方式配错了会怎样？中断要么不触发，要么疯狂触发。我在调试GPIO按键中断时就遇到过——配成了电平触发，结果按键一直按着，中断一直进，系统直接卡死。

2.5 设备树编译与反编译——实战工具链

.dts文件不能直接给内核用，得编译成二进制.dtb。反过来，拿到别人的.dtb也可以反编译成.dts看看人家怎么配的。

常用命令就三个：

# 编译：dts → dtb
dtc -I dts -O dtb -o sun8i-v3s.dtb sun8i-v3s.dts

# 反编译：dtb → dts
dtc -I dtb -O dts -o sun8i-v3s.dts sun8i-v3s.dtb

# 带调试信息的编译（推荐）
dtc -I dts -O dtb -o output.dtb -@ input.dts

-@ 参数会保留符号信息，方便后续动态加载overlay。我在调试Tina Linux的LCD驱动时，经常用反编译看别人板子的时序参数——比自己对着手册算快多了。

2.6 知识结构总览

下面这张图把设备树的核心流程串起来了。从.dts源文件开始，经过编译生成.dtb，内核启动时解析dtb，最终驱动通过 compatible 匹配到设备节点。

2.7 实战要点总结

最后列几个我反复踩过的坑，你写设备树时多留个心眼：

• 地址对齐：reg里的基地址必须是4字节对齐，有些外设还要求页对齐（4KB）。不对齐的话，内核ioremap会失败
• 中断号偏移：全志平台的中断号在设备树里通常要减32（因为SPI从32开始编号）。我见过新手直接抄数据手册的原始号，结果中断永远不触发
• 引用标签：用 &标签 引用节点时，确保标签在dtsi头文件里定义过。编译时不会报错，但链接阶段会生成空节点
• 头文件包含：.dts文件可以 #include .dtsi文件。我习惯把SoC公共部分放.dtsi，板级差异放.dts，这样复用性最好