Linux 内核编译与设备树基础

说实话，很多初学者一上来就急着写驱动，结果连内核怎么编、设备树怎么配都没搞明白。我当年也踩过这个坑——花了两天调一个GPIO，最后发现是设备树里引脚号写错了。所以这一章，咱们把地基打牢。

内核编译和设备树，说白了就是两件事：让内核认识你的硬件，和让内核知道硬件怎么连的。前者靠配置和编译，后者靠设备树描述。咱们一步步来。

2.1 下载内核源码

RK3566/RK3568 官方推荐用 Rockchip 的 BSP 内核，基于 Linux 5.10 LTS。我个人习惯直接从 Rockchip GitHub 拉取，或者用全志/瑞芯微的 SDK 包。

# 从 GitHub 克隆（推荐）
git clone -b linux-5.10.y https://github.com/rockchip-linux/kernel.git rk3568-kernel

# 或者从 SDK 包解压
tar -xvf rk3568_linux_sdk_v1.0.0.tar.gz
cd kernel

2.2 配置内核

配置内核，就是告诉编译器：哪些功能要编进内核，哪些编成模块，哪些直接砍掉。RK3568 是 ARM64 架构，所以用 defconfig 起步最省事。

# 先清理
make mrproper

# 加载 RK3568 默认配置
make ARCH=arm64 rockchip_linux_defconfig

# 如果想微调，用菜单界面
make ARCH=arm64 menuconfig

menuconfig 里我经常改的几个地方：

• Device Drivers → GPIO Support —— 确认 GPIO 控制器选上
• Device Drivers → SPI / I2C Support —— 根据外设勾选
• File systems —— 如果根文件系统是 ext4，确保编进去

2.3 编译内核与设备树

配置好了，就该编译了。RK3568 是 4 核 Cortex-A55，我一般用 -j8 并行编译，大概 10~15 分钟搞定。

# 编译内核镜像
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- -j8

# 单独编译设备树
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- dtbs

# 编译内核模块
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- modules

编译完，关键产出物有这些：

2.4 理解设备树语法

设备树（Device Tree）是一种描述硬件拓扑的数据结构。它用 节点（node） 和 属性（property） 来描述 CPU、内存、外设等。内核启动时解析 .dtb 文件，自动匹配驱动。

来看一个最简单的设备树片段：

/dts-v1/;

/ {
    model = "Rockchip RK3568 EVB";
    compatible = "rockchip,rk3568-evb", "rockchip,rk3568";

    chosen {
        stdout-path = &uart2;
    };

    memory@a00000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x0 0xa00000 0x0 0x80000000>;
    };

    uart2: serial@fe660000 {
        compatible = "rockchip,rk3568-uart", "snps,dw-apb-uart";
        reg = <0x0 0xfe660000 0x0 0x100>;
        interrupts = <0 252 4>;
        clocks = <&cru SCLK_UART2>, <&cru PCLK_UART2>;
        clock-names = "baudclk", "apb_pclk";
        status = "okay";
    };
};

这里有几个关键点：

• /dts-v1/; —— 版本声明，必须写在第一行
• / { }; —— 根节点，所有设备都是它的子节点
• compatible —— 驱动匹配的关键字，内核通过它找到对应的驱动
• reg —— 寄存器地址和范围，格式是 <地址 长度>
• interrupts —— 中断号、触发类型
• status —— "okay" 表示启用，"disabled" 表示禁用

2.5 设备树编译与反编译

.dts 是文本文件，内核不认识。得用 dtc 工具编译成 .dtb 二进制。反过来，.dtb 也能反编译成 .dts，方便调试。

# 编译 .dts → .dtb
dtc -I dts -O dtb -o rk3568-evb.dtb rk3568-evb.dts

# 反编译 .dtb → .dts
dtc -I dtb -O dts -o rk3568-evb.dts rk3568-evb.dtb

反编译特别有用。我调试时经常把板子上的 .dtb 拷出来反编译，看看实际生效的设备树长什么样，跟源码对比找差异。

2.6 知识结构总览

下面这张图把本章的核心逻辑串起来了。你跟着走一遍，心里就有谱了。

2.7 驱动匹配机制

设备树写好了，驱动怎么找到它？内核里有一套 platform 总线匹配机制。简单说，驱动注册时声明自己支持哪些 compatible，内核遍历设备树节点，找到匹配的就调用驱动的 probe 函数。

驱动里通常这样写：

static const struct of_device_id rk3568_uart_of_match[] = {
    { .compatible = "rockchip,rk3568-uart" },
    { /* sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, rk3568_uart_of_match);

static struct platform_driver rk3568_uart_driver = {
    .probe  = rk3568_uart_probe,
    .remove = rk3568_uart_remove,
    .driver = {
        .name = "rk3568-uart",
        .of_match_table = rk3568_uart_of_match,
    },
};
module_platform_driver(rk3568_uart_driver);

看到没？of_match_table 里的字符串，必须和设备树里的 compatible 一模一样。这就是它们之间的「暗号」。