3. 设备树基础：DTS/DTSI/DTB 文件格式、节点与属性定义

设备树（Device Tree）是嵌入式 Linux 内核中用于描述硬件拓扑结构的数据结构。它取代了传统架构中硬编码的 board-*.c 文件，实现了内核镜像与硬件描述的分离。本章将深入剖析设备树的三种文件格式（DTS、DTSI、DTB）、节点与属性的语法规则，以及它们在内核配置与驱动裁剪中的核心作用。

3.1 设备树文件体系：DTS / DTSI / DTB

设备树源文件采用文本格式编写，经过编译生成二进制格式供内核解析。整个流程涉及三种文件类型：

3.2 从 DTS 到 DTB 的编译流程

设备树编译器（dtc）将 .dts 及其包含的 .dtsi 文件解析为扁平设备树（Flattened Device Tree, FDT），最终生成 .dtb 文件。内核在启动早期通过 unflatten_device_tree() 将 DTB 恢复为内存中的树状结构。

3.3 节点（Node）定义与层级结构

设备树的核心是节点，每个节点代表一个硬件设备或总线。节点采用树形层级组织，根节点为 /。节点名称格式为 node-name@unit-address，其中 unit-address 通常为寄存器基地址或设备编号。

/dts-v1/;

/ {
    model = "Embedded Board v2.0";
    compatible = "vendor,board-v2", "vendor,board";

    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

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

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x80000000 0x40000000>;  /* 1GB RAM */
    };

    soc {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        ranges;

        uart@10000000 {
            compatible = "vendor,uart-ip";
            reg = <0x10000000 0x1000>;
            interrupts = <0 33 4>;
            clock-frequency = <24000000>;
            status = "okay";
        };

        i2c@10002000 {
            compatible = "vendor,i2c-ip";
            reg = <0x10002000 0x1000>;
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <0>;

            eeprom@50 {
                compatible = "atmel,24c02";
                reg = <0x50>;
                pagesize = <8>;
            };
        };
    };
};

3.4 属性（Property）定义与数据类型

属性是节点的“键值对”，用于描述设备的特性。设备树规范定义了多种属性数据类型：

3.5 核心属性详解

3.5.1 compatible —— 驱动匹配的关键

compatible 是设备树中最关键的属性。内核通过该属性查找对应的 platform_driver。格式为 "厂商,设备型号"，支持多级回退：

compatible = "ti,am335x-uart", "ns16550a";

内核优先匹配 ti,am335x-uart，若未找到则回退到 ns16550a。

3.5.2 reg —— 地址与大小描述

reg 属性描述设备的寄存器地址范围。其格式由父节点的 #address-cells 和 #size-cells 决定：

#address-cells = <1>;   /* 地址用 1 个 32 位单元 */
#size-cells = <1>;      /* 大小用 1 个 32 位单元 */

uart@10000000 {
    reg = <0x10000000 0x1000>;  /* 基址 0x10000000，长度 0x1000 */
};

3.5.3 interrupts —— 中断描述

中断属性通常包含三个字段：中断控制器编号、中断号、触发类型。触发类型定义在 include/dt-bindings/interrupt-controller/irq.h 中：

interrupts = <0 33 4>;
/* 字段含义：中断控制器 0，中断号 33，触发类型 4（高电平触发） */

3.5.4 status —— 设备启用控制

status 属性是驱动裁剪的“开关”。在 .dtsi 中默认设为 disabled，在 .dts 中按需改为 okay：

/* soc.dtsi 中默认关闭 */
uart@10000000 {
    status = "disabled";
};

/* board.dts 中启用 */
#include "soc.dtsi"
&uart@10000000 {
    status = "okay";
};

3.6 节点与属性的层级关系图

以下 SVG 图展示了一个典型嵌入式系统的设备树层级，包含根节点、SoC 总线、外设以及子设备：

3.7 设备树在驱动裁剪中的实践要点

• 模块化拆分原则： 将 SoC 公共 IP 定义放入 .dtsi，单板特有外设和引脚复用放入 .dts。裁剪时优先在 .dts 中 status = "disabled" 关闭不需要的外设。
• 覆盖（Override）机制： 使用 &label 语法引用 .dtsi 中定义的节点，在 .dts 中修改属性值，无需复制整个节点。
• 裁剪粒度： 设备树只能控制“设备是否被内核识别”，无法控制驱动代码是否编译。真正的二进制大小优化需要配合 Kconfig 的 CONFIG_ 选项。
• 调试手段： 使用 dtc -I dtb -O dts board.dtb 反编译 DTB 验证修改是否正确；内核启动参数 earlycon 和 of_platform_dump 可打印设备树解析过程。