3. 设备树常用属性：compatible、reg、interrupts、status、gpios 等属性详解

设备树（Device Tree）是描述硬件拓扑结构的配置文件，它通过一系列标准属性将非可枚举的硬件信息传递给内核。对于 Linux Platform 驱动开发者而言，掌握设备树常用属性的含义、语法和匹配规则，是编写可移植、可维护驱动的核心基础。本章将逐一剖析 compatible、reg、interrupts、status、gpios 等关键属性，并结合实际案例与 SVG 结构图进行讲解。

3.1 compatible 属性：驱动匹配的核心标识

compatible 属性是设备树中最关键的属性，它定义了设备与驱动之间的匹配关系。内核通过该属性的字符串值，在设备树节点与驱动列表之间建立连接。

3.1.1 属性格式与匹配规则

compatible 属性是一个字符串列表，通常遵循 "厂商,设备型号" 的命名规范。内核在匹配时，会按照列表中的顺序依次尝试，直到找到匹配的驱动。

// 设备树节点示例
i2c@1c00000 {
    compatible = "fsl,imx6q-i2c", "fsl,imx21-i2c";
    reg = <0x01c00000 0x4000>;
    interrupts = <0 38 4>;
    status = "okay";
};

在上述示例中，内核会先尝试匹配 "fsl,imx6q-i2c"，如果失败，则尝试 "fsl,imx21-i2c"。这种“最具体优先”的匹配策略，使得同一驱动可以兼容多个硬件版本。

3.1.2 驱动侧匹配方式

在 Platform 驱动中，通过 of_match_table 指定支持的设备列表：

static const struct of_device_id my_i2c_of_match[] = {
    { .compatible = "fsl,imx6q-i2c", .data = &imx6q_i2c_data },
    { .compatible = "fsl,imx21-i2c", .data = &imx21_i2c_data },
    { /* sentinel */ }
};

MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_i2c_of_match);

static struct platform_driver my_i2c_driver = {
    .probe  = my_i2c_probe,
    .remove = my_i2c_remove,
    .driver = {
        .name = "my_i2c",
        .of_match_table = my_i2c_of_match,
    },
};

3.2 reg 属性：描述设备地址空间

reg 属性用于描述设备在总线上的地址范围，包括起始地址和长度。它是内核为设备分配 I/O 内存、寄存器映射的基础。

3.2.1 属性格式与地址单元

reg 属性的格式由父节点的 #address-cells 和 #size-cells 决定：

// 32位地址系统
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
reg = <0x01c00000 0x4000>;  // 起始地址 0x01c00000，长度 0x4000

// 64位地址系统
#address-cells = <2>;
#size-cells = <2>;
reg = <0x00000000 0x01c00000 0x00000000 0x00004000>;  // 高32位+低32位地址，高32位+低32位长度

3.2.2 多段地址空间

一个设备可能拥有多个不连续的地址段，reg 属性可以包含多组地址-长度对：

// 两个地址段：控制寄存器区和数据缓冲区
reg = <0x01c00000 0x1000>,  // 控制寄存器：0x01c00000 ~ 0x01c00fff
      <0x01c01000 0x2000>;  // 数据缓冲区：0x01c01000 ~ 0x01c02fff

3.3 interrupts 属性：中断资源描述

interrupts 属性用于描述设备使用的中断资源，包括中断号、触发类型和优先级等信息。它是设备与中断控制器之间的桥梁。

3.3.1 属性格式与中断单元

interrupts 属性的格式由父节点（中断控制器）的 #interrupt-cells 决定：

// 中断控制器定义
intc: interrupt-controller@00a01000 {
    compatible = "arm,cortex-a9-gic";
    #interrupt-cells = <3>;
    interrupt-controller;
    reg = <0x00a01000 0x1000>;
};

// 设备节点使用中断
device@1c00000 {
    compatible = "my,device";
    reg = <0x01c00000 0x4000>;
    interrupts = <0 38 4>;  // GIC SPI 中断号 38，高电平触发
};

3.3.2 中断类型与触发方式

对于 ARM GIC（Generic Interrupt Controller），#interrupt-cells = <3> 的格式为：

// 常见中断配置示例
interrupts = <0 38 4>;   // SPI 中断号38，高电平触发
interrupts = <0 42 1>;   // SPI 中断号42，上升沿触发
interrupts = <1 14 8>;   // PPI 中断号14，低电平触发

3.4 status 属性：设备状态控制

status 属性用于控制设备节点的启用状态，允许在不修改硬件描述的情况下，通过设备树动态启用或禁用设备。

3.4.1 属性取值与含义

3.4.2 实际应用场景

// 在 SoC 级设备树中默认禁用某些外设
&uart1 {
    status = "disabled";
};

&uart2 {
    status = "disabled";
};

// 在板级设备树中按需启用
&uart1 {
    status = "okay";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1>;
    pinctrl-names = "default";
};

3.5 gpios 属性：GPIO 资源描述

gpios 属性用于描述设备使用的 GPIO 引脚，包括 GPIO 控制器引用、引脚号和标志位。它是设备与 GPIO 子系统之间的接口。

3.5.1 属性格式与 GPIO 说明符

gpios 属性是一个 phandle 加 GPIO 说明符的列表，格式由 GPIO 控制器的 #gpio-cells 决定：

// GPIO 控制器定义
gpio0: gpio@02000000 {
    compatible = "fsl,imx6q-gpio";
    reg = <0x02000000 0x4000>;
    gpio-controller;
    #gpio-cells = <2>;  // 引脚号 + 标志位
};

// 设备使用 GPIO
leds {
    compatible = "gpio-leds";
    led-red {
        gpios = <&gpio0 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;  // GPIO0_3，低电平有效
        label = "red-led";
    };
    led-green {
        gpios = <&gpio0 4 GPIO_ACTIVE_HIGH>; // GPIO0_4，高电平有效
        label = "green-led";
    };
};

3.5.2 GPIO 标志位定义

3.5.3 驱动侧获取 GPIO

// 在驱动 probe 函数中获取 GPIO
static int my_led_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device *dev = &pdev->dev;
    struct gpio_desc *led_gpio;
    
    // 通过设备树获取 GPIO
    led_gpio = devm_gpiod_get(dev, "led", GPIOD_OUT_LOW);
    if (IS_ERR(led_gpio)) {
        dev_err(dev, "Failed to get LED GPIO\n");
        return PTR_ERR(led_gpio);
    }
    
    // 使用 GPIO
    gpiod_set_value(led_gpio, 1);
    
    return 0;
}

3.6 其他常用属性

除了上述核心属性外，设备树还定义了多个常用属性，用于描述设备的其他硬件特性：