3、设备树中的GPIO描述：设备树语法基础、GPIO控制器节点、GPIO客户节点、GPIO属性详解

好，咱们进入正题。设备树这东西，说白了就是一块「硬件配置板」。你想想看，Linux内核要跑在不同硬件上，总不能每换一块板子就重新编译一次内核吧？设备树就是用来解决这个问题的——它把硬件信息从内核代码里抽出来，放到一个文本文件里，内核启动时去解析它。

我个人习惯，拿到一块新板子，第一件事就是看它的设备树。因为这里头藏着所有外设的「户口本」——GPIO、I2C、SPI、UART，全都在这里登记。

设备树语法基础——先看懂再说

设备树的语法其实不复杂。核心就几个概念：节点（node）、属性（property）、值（value）。每个节点代表一个硬件设备或总线，属性描述这个设备的参数。

来看个最简单的例子：

/dts-v1/;

/ {
    model = "My Board v1.0";
    compatible = "vendor,myboard", "vendor,common";

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

        gpio0: gpio@ff710000 {
            compatible = "vendor,gpio-controller";
            reg = <0xff710000 0x1000>;
            gpio-controller;
            #gpio-cells = <2>;
        };
    };
};

嗯，这里要注意几个点：

• /dts-v1/ 是版本声明，必须写在最前面
• / 是根节点，所有设备都挂在这个下面
• gpio0: gpio@ff710000 中，gpio0 是标签（label），方便其他地方引用；gpio@ff710000 是节点名，@后面跟的是地址
• reg 属性描述寄存器地址范围，格式由 #address-cells 和 #size-cells 决定

我曾经遇到一个坑：同事把 #address-cells 写成了 #address-cell，少了个s，结果内核解析reg时直接报错。这种语法错误，编译时不会报，运行时才炸，排查起来特别头疼。

GPIO控制器节点——管脚的总管

GPIO控制器节点，就是芯片内部那个管脚管理单元的「代言人」。它必须声明自己是GPIO控制器，并且告诉内核：我管多少根脚，每个脚需要几个参数来描述。

关键属性就这几个：

属性	含义	示例
gpio-controller	标记这是一个GPIO控制器（布尔属性，不需要值）	gpio-controller;
#gpio-cells	描述每个GPIO引用需要几个参数	#gpio-cells = <2>;
ngpios	该控制器管理的GPIO数量（可选）	ngpios = <32>;

为什么 #gpio-cells 通常是2？第一个参数是管脚号，第二个参数是标志位（比如是否上拉、是否低电平有效）。我见过有些芯片用3个cell的，多出来的那个用来指定bank号。说白了，这完全取决于芯片设计，没有统一标准。

GPIO客户节点——谁在用这根脚

客户节点，就是使用GPIO的外设。比如一个LED、一个按键、一个复位信号。它们通过 gpios 或 xxx-gpios 属性来引用GPIO。

看个实际例子：

led-red {
    compatible = "gpio-leds";
    label = "red";
    gpios = <&gpio0 15 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    default-state = "off";
};

button-reset {
    compatible = "gpio-keys";
    label = "reset";
    gpios = <&gpio0 7 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    linux,code = <KEY_RESTART>;
};

这里 &gpio0 引用的是之前定义的GPIO控制器标签。15和7是管脚号。GPIO_ACTIVE_HIGH 和 GPIO_ACTIVE_LOW 是标志位，告诉驱动：这个信号是高电平有效还是低电平有效。

我记得有一次调试一个按键，按下后死活检测不到中断。查了半天，发现是设备树里写成了 GPIO_ACTIVE_HIGH，但硬件电路设计的是低电平触发。嗯，这种软硬件不匹配的问题，设备树里特别容易出。

GPIO属性详解——别小看这几个参数

咱们把 gpios 属性拆开来看。它的格式是：

gpios = <&phandle pin_num flags>;

• &phandle：指向GPIO控制器的引用，用 & 加标签名
• pin_num：管脚号，从0开始
• flags：标志位，定义在 include/dt-bindings/gpio/gpio.h 中

常用的标志位：

宏定义	值	含义
GPIO_ACTIVE_HIGH	0	高电平有效
GPIO_ACTIVE_LOW	1	低电平有效
GPIO_OPEN_DRAIN	2	开漏输出
GPIO_OPEN_SOURCE	4	开源输出

你可能会问：为什么要有 GPIO_ACTIVE_LOW 这种标志？直接在驱动里取反不就行了？

原因很简单：设备树描述的是硬件，不是软件逻辑。硬件上这个信号就是低电平有效，那就应该在设备树里如实描述。驱动拿到这个标志后，会自动处理电平反转。这样做的好处是，同样的驱动代码，可以适配不同的硬件设计。

知识体系结构图

下面这张图，把设备树中GPIO描述的核心逻辑串起来了。我建议你多看几遍，理解清楚控制器和客户节点之间的关系。

好了，设备树中GPIO描述的核心内容就这些。说白了就是三件事：控制器声明自己管GPIO、客户节点说我要用哪个管脚、属性告诉驱动怎么用。把这个逻辑理清了，后面看任何芯片的设备树都不会懵。

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