2. 设备树语法入门：节点、属性、标签、路径、别名

设备树（Device Tree，DT）是嵌入式 Linux 内核中用于描述硬件拓扑结构的一种数据结构。它使用树形层级结构将 CPU、内存、外设、总线等硬件资源组织起来，使内核能够在不硬编码硬件信息的情况下适配不同板级。本章将系统讲解设备树的五个核心语法要素：节点（node）、属性（property）、标签（label）、路径（path）和别名（aliases）。

2.1 节点（Node）—— 设备树的骨架

节点是设备树的基本组成单元，每个节点代表一个硬件设备、总线、控制器或功能模块。节点通过层级嵌套形成树状结构，根节点是整棵树的起点。

2.1.1 节点定义语法

/dts-v1/;

/ {
    // 根节点
    model = "Embedded Linux Board";
    compatible = "vendor,board";

    cpu@0 {
        // CPU 节点
        compatible = "arm,cortex-a7";
        reg = <0x0>;
    };

    serial@1c28000 {
        // 串口节点
        compatible = "ns16550";
        reg = <0x1c28000 0x1000>;
        interrupts = <0 38 4>;
    };
};

节点名称格式为 node-name@unit-address，其中 @unit-address 部分可选，通常用于标识设备在总线上的地址。

2.1.2 节点层级关系

2.2 属性（Property）—— 描述设备特征

属性是附着在节点上的键值对，用于描述设备的硬件特征、配置参数和连接关系。每个属性都有一个名称和一个值，值的类型可以是字符串、整数、字节数组或它们的组合。

2.2.1 常用属性类型

2.2.2 标准属性详解

• compatible：设备兼容性字符串，格式为 "厂商,设备型号"，内核通过匹配该字符串加载对应的驱动程序。
• reg：描述设备在总线上的地址空间，格式为 <地址 长度>，支持多组地址。
• interrupts：描述设备使用的中断号、触发类型等信息，格式依赖中断控制器。

// 完整属性示例
uart0: serial@1c28000 {
    compatible = "ns16550a", "ns16550";  // 优先匹配前者
    reg = <0x1c28000 0x1000>;            // 基地址 0x1c28000，长度 4KB
    interrupts = <0 38 4>;               // SPI 中断号 38，高电平触发
    clock-frequency = <24000000>;         // 时钟频率 24MHz
    status = "okay";                      // 设备启用
};

2.3 标签（Label）—— 节点的引用标识

标签是附加在节点名称前面的标识符，用于在其他位置引用该节点。标签以冒号结尾，紧跟在节点名称之前。

2.3.1 标签定义与引用

// 定义标签
uart0: serial@1c28000 {
    compatible = "ns16550";
    reg = <0x1c28000 0x1000>;
};

// 在其他位置通过 & 引用标签
&uart0 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <24000000>;
};

2.3.2 标签的典型应用场景

2.4 路径（Path）—— 节点的唯一地址

路径是从根节点到目标节点的完整层级描述，使用斜杠分隔节点名称。路径是设备树中定位节点的绝对方式，类似于文件系统中的绝对路径。

2.4.1 路径格式

/soc/serial@1c28000    // 从根节点到串口设备的路径
/cpus/cpu@0            // 从根节点到 CPU0 的路径
/                      // 根节点路径

2.4.2 路径与标签的对比

2.5 别名（Aliases）—— 简化路径的快捷方式

别名是在根节点的 aliases 子节点中定义的键值对，用于为常用设备路径提供简短名称。别名机制简化了设备树中的路径引用，尤其在 bootloader 与内核之间传递设备信息时非常有用。

2.5.1 别名定义语法

/ {
    aliases {
        serial0 = &uart0;
        serial1 = &uart1;
        ethernet0 = &gmac0;
        mmc0 = &mmc0;
    };

    uart0: serial@1c28000 { /* ... */ };
    uart1: serial@1c28400 { /* ... */ };
    gmac0: ethernet@1c30000 { /* ... */ };
};

2.5.2 别名的典型用途

• bootloader 与内核通信：U-Boot 通过修改 chosen 节点中的 stdout-path 属性引用别名，如 stdout-path = "serial0:115200n8"。
• 设备编号固定：确保系统启动后设备名称（如 /dev/ttyS0）与硬件对应关系稳定。
• 简化设备树覆盖：在设备树覆盖（overlay）中通过别名快速定位目标节点。

2.6 五要素综合示例

下面是一个完整的设备树片段，展示了节点、属性、标签、路径和别名的协同使用：

/dts-v1/;

/ {
    model = "ARM Embedded Development Board";
    compatible = "arm,vexpress";

    aliases {
        serial0 = &uart0;
        serial1 = &uart1;
        mmc0 = &mmc0;
    };

    chosen {
        stdout-path = "serial0:115200n8";
    };

    cpus {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;

        cpu0: cpu@0 {
            compatible = "arm,cortex-a7";
            reg = <0x0>;
            device_type = "cpu";
        };
    };

    soc {
        compatible = "simple-bus";
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        ranges;

        uart0: serial@1c28000 {
            compatible = "ns16550a";
            reg = <0x1c28000 0x1000>;
            interrupts = <0 38 4>;
            clock-frequency = <24000000>;
            status = "okay";
        };

        uart1: serial@1c29000 {
            compatible = "ns16550a";
            reg = <0x1c29000 0x1000>;
            interrupts = <0 39 4>;
            clock-frequency = <24000000>;
            status = "disabled";
        };

        mmc0: mmc@1c11000 {
            compatible = "arm,pl180", "arm,primecell";
            reg = <0x1c11000 0x1000>;
            interrupts = <0 42 4>;
            status = "okay";
        };
    };
};

2.7 五要素对比总结

2.8 常见错误与调试技巧

调试建议：使用 dtc -I dts -O dtb -o output.dtb input.dts 编译设备树，通过编译错误信息定位语法问题。编译成功后，使用 dtc -I dtb -O dts output.dtb 反编译验证生成的二进制文件是否符合预期。