4. 设备树节点与属性详解：compatible、reg、interrupts、status等核心属性的含义与用法

设备树（Device Tree）的核心价值在于通过节点（Node）与属性（Property）的层级结构，将板级硬件信息以标准化的方式传递给操作系统内核。本章将深入解析最常用的核心属性，包括它们的语法、语义、典型用法以及常见陷阱。

4.1 节点与属性的基础结构

设备树是一个树形结构，每个节点代表一个硬件设备或总线，节点内包含若干属性来描述其特性。一个典型的节点结构如下：

device_name@address {
    compatible = "vendor,device";
    reg = <base_addr size>;
    interrupts = <interrupt_spec>;
    status = "okay";
    // 其他属性...
};

节点名称通常由通用名称和单元地址（@后面的部分）组成，单元地址一般对应设备的起始寄存器地址，用于区分同一总线上的多个相同设备。

4.2 compatible 属性：设备驱动匹配的关键

compatible 属性是设备树中最重要的属性之一，它建立了硬件设备与内核驱动之间的匹配关系。其值是一个字符串列表，格式为 "厂商,设备型号"。

4.2.1 语法与规范

compatible = "vendor,device", "fallback_device";

第一个字符串是精确匹配，后续字符串是兼容匹配（回退方案）。内核在匹配驱动时，会按照列表顺序依次尝试。

4.2.2 驱动匹配流程

当内核启动时，设备树解析器会遍历所有节点，并将节点的 compatible 属性与驱动注册的 of_device_id 表进行匹配。匹配成功则调用驱动的 probe 函数。

4.3 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空间，包括寄存器基地址和地址范围。其格式依赖于父节点的 #address-cells 和 #size-cells 属性。

4.3.1 地址单元与大小单元

// 父节点定义地址格式
soc {
    #address-cells = <1>;  // 地址用 1 个 32 位整数表示
    #size-cells = <1>;     // 大小用 1 个 32 位整数表示
    
    uart@1f000 {
        reg = <0x1f000 0x1000>;  // 基址 0x1f000，范围 0x1000
    };
};

// 64 位地址示例
bus {
    #address-cells = <2>;  // 地址用 2 个 32 位整数（64 位）
    #size-cells = <2>;     // 大小用 2 个 32 位整数（64 位）
    
    dma@0x100000000 {
        reg = <0x1 0x00000000 0x0 0x10000000>;
        // 地址 = 0x100000000，大小 = 0x10000000
    };
};

4.3.2 多段地址空间

一个设备可能拥有多个不连续的地址段，例如 FIFO 和控制寄存器分离：

ethernet@10000000 {
    compatible = "vendor,gmac";
    reg = <0x10000000 0x1000   // 控制寄存器
           0x20000000 0x2000>; // DMA 描述符区
};

4.4 interrupts 属性：中断资源描述

interrupts 属性描述设备使用的中断资源，其格式由父节点的 #interrupt-cells 属性定义。中断控制器节点（如 GIC）负责解释这些值。

4.4.1 中断描述格式

// ARM GIC 中断控制器示例
gic: interrupt-controller@1e00000 {
    compatible = "arm,cortex-a7-gic";
    #interrupt-cells = <3>;  // 每个中断用 3 个 32 位整数描述
    interrupt-controller;     // 标记本节点为中断控制器
};

// 设备节点使用中断
uart@1f000 {
    compatible = "vendor,uart";
    reg = <0x1f000 0x1000>;
    interrupts = <0 33 4>;  // 类型  SPI，中断号 33，触发方式 4
    interrupt-parent = <&gic>;  // 指定中断控制器
};

4.4.2 中断映射与级联

当系统中有多个中断控制器时，通过 interrupt-map 和 interrupt-parent 实现中断的层级映射。

4.5 status 属性：设备状态控制

status 属性用于控制设备是否启用，是板级配置中最常用的属性之一。它允许 SoC 级 .dtsi 文件中定义所有外设，然后在板级 .dts 文件中选择性启用或禁用。

4.5.1 典型用法：分层覆盖

// imx6ull.dtsi（SoC 级，默认关闭）
uart1: serial@1f000 {
    compatible = "fsl,imx6ull-uart", "fsl,imx6q-uart";
    reg = <0x1f000 0x1000>;
    interrupts = <0 33 4>;
    status = "disabled";  // 默认关闭
};

// my-board.dts（板级，按需启用）
#include "imx6ull.dtsi"

&uart1 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1>;
    status = "okay";  // 板级启用
};

4.6 其他常用属性

除了上述核心属性外，设备树中还有大量标准属性用于描述设备的特定功能：

4.7 属性使用综合示例

以下是一个完整的 I2C 控制器及其从设备节点的示例，展示了多个核心属性的协同使用：

// I2C 控制器节点
i2c1: i2c@21a0000 {
    compatible = "fsl,imx6ull-i2c", "fsl,imx6q-i2c";
    reg = <0x021a0000 0x4000>;
    interrupts = <0 36 4>;
    clocks = <&clks IMX6ULL_CLK_I2C1>;
    status = "disabled";
    
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;
    
    // I2C 从设备：温度传感器
    temp_sensor: temperature@48 {
        compatible = "ti,tmp102";
        reg = <0x48>;  // I2C 从设备地址
        interrupts = <5 2>;  // GPIO 中断
        interrupt-parent = <&gpio1>;
        status = "okay";
    };
    
    // I2C 从设备：EEPROM
    eeprom@50 {
        compatible = "atmel,24c02";
        reg = <0x50>;
        pagesize = <16>;
        status = "okay";
    };
};