第4章 设备树基础：从dtsi到中断绑定

设备树，说白了就是Linux内核用来描述硬件的一门"方言"。你在R-Car上做驱动移植，绕不开它。我刚开始接触设备树时也觉得这东西有点玄乎，后来调了几个板子才明白——它就是个硬件配置清单，告诉内核"你有哪些外设、它们怎么连、地址在哪"。

这一章我们聚焦四个核心点：dtsi/dts文件结构、节点与属性、中断与GPIO绑定、reg和ranges的用法。掌握了这些，你在R-Car上改设备树就不会抓瞎。

4.1 dtsi与dts：继承与覆盖

R-Car的BSP里，设备树文件分两类：.dtsi是"头文件"，.dts是"板级文件"。你可以把.dtsi理解成芯片原厂提供的通用配置，.dts则是你针对具体板子做的定制。

关键区别

  • dtsi：描述SoC内部模块，比如SCIF、I2C、MMC控制器。由瑞萨提供，一般不改。
  • dts：描述板级外设，比如PHY地址、GPIO按键、LED。由板卡厂商维护。

举个例子，R-Car H3的通用文件叫r8a7795.dtsi，里面定义了所有内置外设的节点。你的板子文件my-board.dts通过#include把它拉进来，然后覆盖或追加节点。

// r8a7795.dtsi（原厂提供）
scif0: serial@e6e60000 {
    compatible = "renesas,scif-r8a7795", "renesas,scif";
    reg = <0 0xe6e60000 0 0x40>;
    interrupts = <GIC_SPI 152 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    status = "disabled";
};

// my-board.dts（板级文件）
#include "r8a7795.dtsi"

&scif0 {
    status = "okay";
    clocks = <&cpg CPG_MOD 310>;
    clock-names = "fck";
};

看到没？my-board.dts里用&scif0引用原节点，只改status和clocks。这种做法我特别喜欢——原厂升级dtsi时，你的板级改动不受影响。

我的习惯：在R-Car上做移植，我通常把板级特有的GPIO、中断、电源管理相关属性全放在dts里，dtsi只动SoC级别的定义。这样BSP升级时冲突最少。

4.2 节点与属性：设备树的"零件"

设备树的每个节点代表一个硬件设备。节点名一般用名称@地址的格式，比如i2c@e6500000。属性就是键值对，描述设备的特征。

常用的属性类型有这些：

属性类型 写法示例 说明
字符串 compatible = "renesas,rcar-gen3-i2c"; 驱动匹配的关键
32位整数 #address-cells = <1>; 地址宽度描述
整数数组 reg = <0 0xe6500000 0 0x1000>; 地址+长度对
布尔值 status = "disabled"; 存在即true
phandle clocks = <&cpg CPG_MOD 310>; 引用另一个节点

这里有个坑——compatible的优先级。内核匹配驱动时，会从左到右尝试。我在R-Car上遇到过一个问题：写"renesas,scif-r8a7795"和"renesas,scif"的顺序反了，结果驱动加载了通用版本，没走优化路径。嗯，顺序很重要。

4.3 中断与GPIO绑定

中断绑定是设备树里最容易出错的环节。R-Car使用GIC（通用中断控制器），中断描述格式是固定的。

interrupts = <GIC_SPI 152 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;

三个字段的含义：

  • GIC_SPI：共享外设中断，值为0。还有GIC_PPI（私有外设中断，值为1）。
  • 152：中断号，这是硬件线号，不是Linux的IRQ号。
  • IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH：触发类型，高电平触发。

我曾经踩过的坑：在R-Car M3上移植一个触摸屏驱动，中断号写成了Linux的IRQ号（比如152+32=184），结果中断死活不触发。后来查手册才发现，设备树里必须用硬件中断号，内核会自动映射。记住：设备树里写的是GIC侧的编号，不是CPU侧的。

GPIO绑定相对简单，但要注意gpio-hog的用法：

gpio-keys {
    compatible = "gpio-keys";
    power-key {
        gpios = <&gpio6 11 GPIO_ACTIVE_LOW>;
        linux,code = <KEY_POWER>;
        label = "Power Key";
    };
};

这里&gpio6 11表示GPIO bank 6的第11脚。R-Car的GPIO bank编号从0开始，每个bank有32个引脚。我建议你在调试时先确认bank号和引脚号是否对应原理图。

4.4 reg与ranges：地址映射的"翻译官"

reg描述设备的物理地址范围，ranges描述父总线到子总线的地址映射。这两个属性在R-Car的PCIe、Display Controller等复杂外设中特别重要。

先看reg的格式：

reg = <address1 length1 [address2 length2]...>;

地址和长度的宽度由#address-cells和#size-cells决定。R-Car gen3通常用<0 0x...>这种64位地址写法：

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

reg = <0 0xe6500000 0 0x1000>;
// 地址：0x0e6500000，长度：0x1000

ranges用于桥接不同地址空间。比如PCIe控制器：

pciec0: pcie@fe000000 {
    compatible = "renesas,pcie-r8a7795";
    reg = <0 0xfe000000 0 0x80000>;
    ranges = <0x01000000 0 0x00000000 0 0xfe100000 0 0x00100000
              0x02000000 0 0x60000000 0 0x60000000 0 0x20000000>;
    // 子地址(PCI) -> 父地址(CPU)
};

这里ranges的每一行包含：子地址类型、子地址、父地址、映射长度。第一行是IO空间，第二行是32位非预取内存空间。

我的调试技巧：当设备树里的reg和实际硬件对不上时，用devmem2直接读物理地址验证。比如devmem2 0xe6500000，如果读到全0或全F，说明地址错了或者外设没使能。

4.5 知识结构总览

下面这张图把本章的核心逻辑串起来了。你看一遍，心里就有谱了。

设备树基础核心结构 设备树文件 dtsi（SoC通用） dts（板级定制） 节点（硬件设备） 节点（板级外设） 属性（描述设备特征） compatible 驱动匹配 reg / ranges 地址映射 interrupts 中断绑定 dtsi提供SoC通用节点 → dts覆盖板级差异 → 属性描述具体硬件特征

4.6 实战要点总结

最后，我把R-Car设备树移植的几个关键点列出来，你写代码时可以对照检查：

  • compatible：优先使用SoC精确匹配，比如"renesas,scif-r8a7795"，再写通用版本。
  • reg：R-Car gen3用2个cell表示地址，别写成1个cell。长度也要用2个cell。
  • interrupts：中断号是GIC硬件号，不是Linux IRQ号。触发类型用宏定义，别写数字。
  • status：原厂dtsi里外设默认disabled，板级文件里改成okay。别忘了这一步。
  • pinctrl：R-Car的引脚复用通过pinctrl节点配置，记得在设备节点里加pinctrl-0和pinctrl-names。

特别提醒：R-Car的某些外设（比如HS-USB、PCIe）在dtsi里可能定义了多个reg区域。你移植时一定要对照硬件手册，确认每个reg段对应哪个功能模块。我曾经因为漏了一个reg段，导致DMA传输失败，查了两天才找到原因。

设备树这东西，说白了就是"写对了就通，写错了就黑"。你只要把dtsi/dts的关系理清，reg和interrupts的格式搞对，R-Car上的驱动移植就成功了一半。剩下的，就是调试和验证了。

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