2. 设备树语法入门：节点、属性、标签、别名的定义与规则

设备树（Device Tree，DT）是一种描述硬件资源的数据结构，它使用树形层次结构将系统中的CPU、内存、外设、总线等硬件组件组织起来。在Linux内核驱动移植中，设备树是连接驱动代码与具体硬件配置的桥梁。本章将系统讲解设备树源文件（.dts）的核心语法要素：节点、属性、标签与别名。

2.1 设备树节点（Node）

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。节点通过树形层次结构组织，根节点（/）是整棵树的起点。

2.1.1 节点定义语法

/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";
            device_type = "cpu";
            reg = <0x00>;
        };
    };

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

    leds {
        compatible = "gpio-leds";
        led0 {
            label = "beaglebone:green:usr0";
            gpios = <&gpio1 21 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
            linux,default-trigger = "heartbeat";
        };
    };
};

节点命名规则：

• 节点名称：由字母、数字、连字符（-）、下划线（_）和点（.）组成，长度不超过31个字符。
• 单元地址（unit-address）：可选，使用@符号与节点名连接，通常对应设备的基地址或编号，如 cpu@0、serial@44e09000。
• 节点路径：从根节点到目标节点的完整路径，如 /cpus/cpu@0、/leds/led0。

2.1.2 节点嵌套与层次结构

设备树的层次结构通过花括号 { } 实现嵌套。子节点继承父节点的总线上下文，并可以访问父节点定义的地址空间和中断域。

2.2 属性（Property）

属性是节点的描述信息，以键值对（key-value）的形式存在。每个属性定义了硬件设备的一个特征，如地址范围、中断号、兼容性、时钟频率等。

2.2.1 属性值类型

属性值类型	语法格式	示例	说明
空值	属性名;	interrupt-controller;	表示布尔型真值，存在即有效
字符串	"字符串"	model = "TI AM335x BeagleBone Black";	双引号包裹的文本
字符串列表	"str1", "str2", ...	compatible = "ti,am335x-bone", "ti,am33xx";	逗号分隔的多个字符串
32位整数	<数值>	reg = <0x80000000 0x20000000>;	尖括号包裹，可包含多个值
64位整数	<高32位 低32位>	reg = <0x00000000 0x80000000>;	使用两个32位单元表示64位地址
字节数组	[十六进制字节]	local-mac-address = [00 11 22 33 44 55];	方括号包裹的十六进制字节序列
混合值	<数值> "字符串" [字节]	foo = <0x1234> "bar" [0xab];	多种类型组合，空格分隔
引用（phandle）	&标签	clocks = <&clk_mcasp0>;	引用其他节点的标签

2.2.2 标准属性详解

设备树规范定义了一系列标准属性，驱动开发者必须熟悉这些属性的含义和用法。

属性名	用途	值类型	示例
compatible	设备驱动匹配标识，格式为"厂商,设备型号"	字符串列表	"ti,am335x-uart", "ns16550"
reg	设备地址空间描述（基地址+长度）	整数列表	<0x44e09000 0x2000>
#address-cells	子节点reg地址字段的单元数（32位/单元）	整数	<1>
#size-cells	子节点reg长度字段的单元数	整数	<1>
interrupts	设备使用的中断号及触发类型	整数列表	<0 56 4>
interrupt-parent	指定中断控制器节点引用	phandle	<&intc>
clocks	设备使用的时钟源引用	phandle列表	<&clk_uart0>
status	设备状态："okay"、"disabled"、"reserved"	字符串	"okay"

2.3 标签（Label）

标签是设备树中用于节点引用的标识符。通过为节点定义标签，可以在设备树的其他位置方便地引用该节点，而无需使用完整的节点路径。

2.3.1 标签定义语法

// 标签定义：在节点名称前添加 "标签名:"
uart0: serial@44e09000 {
    compatible = "ti,am335x-uart", "ns16550";
    reg = <0x44e09000 0x2000>;
    interrupts = <72>;
    status = "okay";
};

// 标签引用：使用 &标签名 进行引用
&uart0 {
    pinctrl-0 = <&uart0_pins>;
    pinctrl-names = "default";
};

标签命名规则：

• 由字母、数字、下划线（_）组成，首字符不能为数字。
• 在同一设备树文件及其包含的文件中，标签必须唯一。
• 标签通常使用有意义的名称，如 uart0、i2c1、mmc0、gpio2。

2.3.2 标签的典型应用场景

场景	说明	示例
节点追加	在.dtsi文件中定义基础节点，在.dts文件中通过标签追加属性	&uart0 { status = "okay"; };
属性引用	在属性值中引用其他节点，如时钟、中断、GPIO	clocks = <&clk_mcasp0>;
覆盖配置	在设备树覆盖层（.dtso）中修改已有节点的属性	&mmc1 { max-frequency = <50000000>; };
pinctrl绑定	将引脚复用配置绑定到具体设备	pinctrl-0 = <&uart0_pins &uart0_ctsrts_pins>;

2.4 别名（Aliases）

别名节点（aliases）是根节点下的一个特殊子节点，用于为系统中的关键设备定义简短、易记的名称。别名在引导加载程序（如U-Boot）和内核初始化阶段有重要作用。

2.4.1 别名定义语法

/ {
    aliases {
        serial0 = &uart0;
        serial1 = &uart1;
        i2c0 = &i2c0;
        i2c1 = &i2c1;
        mmc0 = &mmc0;
        mmc1 = &mmc1;
        ethernet0 = &cpsw_emac0;
        gpio0 = &gpio0;
        gpio1 = &gpio1;
    };

    uart0: serial@44e09000 { /* ... */ };
    uart1: serial@48022000 { /* ... */ };
    i2c0: i2c@44e0b000 { /* ... */ };
};

别名命名规范：

• 别名通常使用 设备类型+序号 的格式，如 serial0、i2c1、mmc0。
• 别名值必须是对设备节点标签的引用（&标签），不能直接写节点路径。
• 别名节点本身没有标准属性，所有子项均为属性名到节点引用的映射。

2.4.2 别名的核心作用

作用领域	具体用途	说明
U-Boot引导	通过别名查找控制台串口、网络设备	U-Boot使用 serial0 别名定位早期控制台输出设备
内核启动	解析 chosen 节点中的 stdout-path	stdout-path = &serial0; 指定内核启动日志输出设备
设备编号	为设备分配逻辑序号（如ttyS0、mmcblk0）	内核根据别名中的序号为设备注册对应的设备号
设备树覆盖	在覆盖层中通过别名快速定位目标节点	避免使用长路径，提高可读性和可维护性

2.5 节点、标签、别名的关系与对比

节点是设备树的实体，描述硬件设备及其属性。 2. 标签是节点的别名标识，用于在设备树内部引用节点。 3. 别名是根节点下的特殊映射，为关键设备提供 固定名称，供引导程序和内核使用。 4. 标签是别名的前提：别名必须引用已定义的标签。 5. 一个节点可以有多个标签，但只能有一个节点名。 6. 别名中的序号决定设备在用户空间的名称。 7. 标签用于跨文件引用，别名用于跨阶段引用。 8. 编译后，标签和别名都会被解析为节点路径。

2.6 实战案例：完整设备树片段解析

以下是一个基于TI AM335x平台的完整设备树片段，综合展示了节点、属性、标签和别名的实际应用：

/dts-v1/;

#include "am33xx.dtsi"

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

    aliases {
        serial0 = &uart0;
        serial1 = &uart1;
        serial2 = &uart2;
        i2c0 = &i2c0;
        i2c1 = &i2c1;
        i2c2 = &i2c2;
        mmc0 = &mmc0;
        mmc1 = &mmc1;
        ethernet0 = &cpsw_emac0;
        gpio0 = &gpio0;
        gpio1 = &gpio1;
        gpio2 = &gpio2;
        gpio3 = &gpio3;
    };

    chosen {
        stdout-path = &serial0;
        bootargs = "console=ttyO0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw";
    };

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

    leds {
        compatible = "gpio-leds";
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&user_led_pins>;

        led0 {
            label = "beaglebone:green:usr0";
            gpios = <&gpio1 21 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
            linux,default-trigger = "heartbeat";
            default-state = "off";
        };

        led1 {
            label = "beaglebone:green:usr1";
            gpios = <&gpio1 22 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
            linux,default-trigger = "mmc0";
            default-state = "off";
        };
    };
};

/* 通过标签引用追加属性 */
&uart0 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&uart0_pins>;
};

&i2c0 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <400000>;
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&i2c0_pins>;

    tps65217: tps@24 {
        compatible = "ti,tps65217";
        reg = <0x24>;
        interrupt-parent = <&intc>;
        interrupts = <7>;  /* NMI */
    };
};

&mmc0 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&mmc0_pins>;
    bus-width = <4>;
    cd-gpios = <&gpio0 6 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};