1. 设备树基础概念

1.1 什么是设备树 (Device Tree)

设备树（Device Tree，DT）是一种描述硬件资源的数据结构，它使用节点（node）和属性（property）的树形层次来完整描述一块电路板上所有可发现的硬件组件及其连接关系。设备树源文件（.dts）经过设备树编译器（dtc）编译后生成设备树二进制文件（.dtb），由 Bootloader 传递给内核。

一个典型的设备树节点结构如下：

/dts-v1/;

/ {
    model = "TI AM335x BeagleBone Black";
    compatible = "ti,am335x-bone-black", "ti,am335x-bone", "ti,am33xx";

    cpus {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;
        cpu@0 {
            compatible = "arm,cortex-a8";
            reg = <0x0>;
        };
    };

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x80000000 0x10000000>;  /* 256 MB */
    };

    &uart0 {
        status = "okay";
        pinctrl-0 = <&uart0_pins>;
    };
};

1.2 为什么需要设备树

在设备树出现之前（Linux 2.6 ~ 3.x 早期），ARM 架构的 Linux 内核维护着大量板级文件（arch/arm/mach-*），每个开发板都需要在 board-xxx.c 中硬编码硬件资源。这种模式带来了严重问题：

设备树带来的核心收益可归纳为三点：

1. 硬件描述与驱动代码解耦 — 驱动开发者只需关注 compatible 匹配，无需关心具体板级布局。
2. 单一内核镜像支持多板卡 — Bootloader 根据实际硬件选择对应的 DTB 传递给内核。
3. 硬件配置动态化 — 通过 DTB Overlay 机制，可以在运行时动态添加或修改硬件节点。

1.3 设备树在 Linux 内核中的角色

设备树在内核启动和运行过程中扮演着“硬件数据库”的角色，其生命周期贯穿整个内核运行阶段：

设备树在内核中的具体角色体现在以下几个关键环节：

从数据结构角度看，内核将扁平化的 DTB 解析为一棵由 struct device_node 和 struct property 组成的树形结构：

// 内核中设备树节点的核心数据结构
struct device_node {
    const char *name;           // 节点名称（不含 unit-address）
    const char *type;           // device_type 属性值
    phandle phandle;            // 节点的 phandle 值
    const char *full_name;      // 完整路径名，如 "/soc/i2c@1000"
    struct property *properties; // 属性链表
    struct device_node *parent;  // 父节点
    struct device_node *child;   // 第一个子节点
    struct device_node *sibling; // 兄弟节点
    // ...
};

struct property {
    char *name;                 // 属性名，如 "compatible"
    int length;                 // 属性值长度（字节）
    void *value;                // 属性值指针
    struct property *next;      // 下一个属性
    // ...
};