2. Linux 设备树基础：设备树（DT）的起源与作用、DTS/DTC/DTB 文件格式、设备树的基本语法

2.1 设备树的起源与核心作用

在早期的 Linux 内核中，板级硬件信息（如内存基址、中断号、外设寄存器地址）被硬编码在 arch/arm/mach-xxx 目录下的 C 语言板文件中。每更换一款硬件平台，就需要重新编译内核，导致内核镜像与硬件高度耦合，维护成本急剧上升。

设备树（Device Tree，DT）的引入正是为了解决这一痛点。它是一套用于描述硬件资源的数据结构，将硬件配置从内核源码中剥离出来，以独立文件的形式提供给内核。其核心作用包括：

• 硬件描述标准化：使用统一的节点/属性模型描述 CPU、内存、总线、外设及其连接关系。
• 内核与硬件解耦：同一内核镜像可通过更换设备树文件适配不同硬件平台，无需重新编译。
• 驱动匹配机制：驱动通过 compatible 属性与设备树节点匹配，实现自动加载。
• 资源动态传递：中断、DMA、时钟、GPIO 等资源通过设备树传递给驱动，避免硬编码。

2.2 DTS / DTC / DTB 文件格式与编译流程

设备树涉及三种文件格式，它们构成了从源码到二进制再到内核解析的完整链路：

# 将 .dts 编译为 .dtb
dtc -I dts -O dtb -o my_board.dtb my_board.dts

# 反编译 .dtb 为 .dts（调试用）
dtc -I dtb -O dts -o my_board_decompiled.dts my_board.dtb

2.3 设备树基本语法：节点、属性、标签

设备树采用树形层级结构，根节点为 /，每个节点代表一个硬件设备或总线，节点内包含若干属性描述其配置信息。以下是核心语法要素：

2.3.1 节点（Node）

节点是设备树的基本单元，格式为 节点名@地址 { ... };。节点名应体现设备类型，地址部分通常为寄存器基址。

/dts-v1/;

/ {
    model = "TI AM335x EVM";
    compatible = "ti,am335x-evm", "ti,am335x";

    /* 根节点下的子节点 */
    cpus {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;
        cpu@0 {
            compatible = "arm,cortex-a8";
            reg = <0x0>;
        };
    };

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x80000000 0x20000000>;  /* 512MB RAM */
    };

    /* 外设节点 */
    &uart0 {
        status = "okay";
    };
};

2.3.2 属性（Property）

属性是节点内的键值对，用于描述硬件特性。常见属性类型如下：

2.3.3 标签（Label）与引用

标签为节点提供一个别名，便于在其他位置引用或覆盖节点属性。标签定义在节点名之前，使用 &标签名 引用。

/* 定义标签 */
uart0: serial@44e09000 {
    compatible = "ti,am3352-uart", "ti,omap3-uart";
    reg = <0x44e09000 0x2000>;
    interrupts = <72>;
    status = "disabled";
};

/* 在其他 .dts 文件中通过标签引用并修改属性 */
&uart0 {
    status = "okay";
    pinctrl-0 = <&uart0_pins>;
};

2.4 设备树在 CAN 驱动集成中的关键作用

在网关驱动部署实践中，设备树是 CAN 控制器与内核驱动之间的桥梁。以 TI AM335x 平台为例，D_CAN 控制器在设备树中的典型配置如下：

&dcan0 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&dcan0_pins>;
};

&dcan1 {
    status = "okay";
    pinctrl-0 = <&dcan1_pins>;
};

驱动通过 of_match_table 匹配 compatible 属性，自动获取 reg（寄存器地址）、interrupts（中断号）、clocks（时钟源）等资源，无需在驱动代码中硬编码任何硬件地址。