3. 设备树（Devicetree）与Flash节点

在Zephyr RTOS中，设备树（Devicetree）是描述硬件拓扑与资源配置的核心机制。Flash存储设备的定义、分区划分以及驱动绑定，均通过设备树节点完成。本章将深入讲解如何在设备树中定义Flash设备节点，包括reg属性、size属性、兼容性字符串以及节点层级结构。

3.1 Flash设备节点结构

一个典型的Flash设备节点位于设备树的soc或pinctrl总线之下，包含以下关键属性：

• compatible：兼容性字符串，用于匹配驱动。
• reg：寄存器地址与大小，通常为<基地址 长度>。
• size：Flash总容量（字节）。
• erase-block-size：擦除块大小（字节）。
• write-block-size：写入块大小（字节）。
• status：设备状态，okay表示启用。

&spi1 {
    status = "okay";
    cs-gpios = &gpioa 4 GPIO_ACTIVE_LOW;

    w25q128: flash@0 {
        compatible = "jedec,spi-nor";
        reg = <0>;
        spi-max-frequency = <104000000>;
        size = <0x1000000>;        /* 16 MB */
        erase-block-size = <4096>;
        write-block-size = <1>;
        status = "okay";
    };
};

3.2 兼容性字符串与驱动绑定

兼容性字符串是设备树与驱动代码之间的桥梁。Zephyr驱动通过DT_DRV_COMPAT宏定义匹配字符串，设备树节点中的compatible属性必须与驱动定义的字符串一致。

3.3 内存映射Flash节点定义

对于内存映射Flash（如内部Flash或QSPI映射区域），reg属性直接描述地址范围。以下是一个STM32内部Flash的节点示例：

&flash0 {
    compatible = "st,stm32-flash-controller";
    reg = <0x08000000 0x100000>;   /* 基地址0x08000000，大小1MB */
    status = "okay";

    partitions {
        compatible = "fixed-partitions";
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;

        boot_partition: partition@0 {
            label = "mcuboot";
            reg = <0x00000000 0x00020000>;  /* 128KB */
        };
        slot0_partition: partition@20000 {
            label = "image-0";
            reg = <0x00020000 0x00060000>;  /* 384KB */
        };
        slot1_partition: partition@80000 {
            label = "image-1";
            reg = <0x00080000 0x00060000>;  /* 384KB */
        };
        storage_partition: partition@e0000 {
            label = "storage";
            reg = <0x000e0000 0x00020000>;  /* 128KB */
        };
    };
};

3.4 Flash节点层级关系SVG图

下图展示了设备树中Flash节点、分区节点与驱动绑定的层级关系：

3.5 属性详解与常见错误

3.6 使用设备树宏访问Flash节点

Zephyr在编译时根据设备树生成C语言宏，驱动和应用代码通过宏访问节点属性。以下是一些常用宏：

/* 获取Flash设备标签 */
#define FLASH_DEV_NODE DT_NODELABEL(w25q128)

/* 获取Flash设备基地址 */
#define FLASH_BASE_ADDRESS DT_REG_ADDR(FLASH_DEV_NODE)

/* 获取Flash设备大小 */
#define FLASH_SIZE DT_PROP(FLASH_DEV_NODE, size)

/* 获取擦除块大小 */
#define ERASE_BLOCK_SIZE DT_PROP(FLASH_DEV_NODE, erase_block_size)

/* 获取分区标签 */
#define STORAGE_PARTITION DT_NODELABEL(storage_partition)
#define STORAGE_LABEL DT_LABEL(STORAGE_PARTITION)

3.7 多Flash设备配置示例

在实际项目中，一个系统可能包含多个Flash设备（如内部Flash + 外部SPI Flash）。以下是一个多Flash配置示例：

&flash0 {
    /* 内部Flash */
    compatible = "st,stm32-flash-controller";
    reg = <0x08000000 0x100000>;
    status = "okay";
};

&spi2 {
    status = "okay";
    cs-gpios = &gpiob 12 GPIO_ACTIVE_LOW;

    mx25l256: flash@0 {
        compatible = "jedec,spi-nor";
        reg = <0>;
        spi-max-frequency = <80000000>;
        size = <0x2000000>;        /* 32 MB */
        erase-block-size = <4096>;
        write-block-size = <1>;
        status = "okay";
    };
};

在应用层，可以通过device_get_binding函数分别获取两个Flash设备的驱动实例：

const struct device *flash_dev_internal;
const struct device *flash_dev_external;

flash_dev_internal = device_get_binding(DT_LABEL(DT_NODELABEL(flash0)));
flash_dev_external = device_get_binding(DT_LABEL(DT_NODELABEL(mx25l256)));