4. 设备树节点与属性：节点命名规范、compatible属性、reg属性、interrupts属性详解

设备树（Device Tree）是描述硬件拓扑结构的结构化数据，它通过节点（Node）和属性（Property）将外设的地址、中断、时钟、复位等资源信息传递给内核。驱动开发者必须准确理解节点命名规则以及 compatible、reg、interrupts 等核心属性的语义，才能正确完成外设内存映射与中断绑定。

4.1 节点命名规范

设备树中每个节点代表一个硬件设备或总线桥接器，其命名必须遵循以下规则：

• 通用格式：node-name@unit-address
• node-name：描述设备类型的通用名称，如 uart、i2c、gpio、ethernet。
• unit-address：设备在父总线上的地址，通常为寄存器基地址或片选编号，使用小写十六进制。
• 命名长度：建议不超过 31 个字符，避免使用下划线开头。
• 特殊节点：根节点 /、别名节点 aliases、选择节点 chosen 为固定名称。

4.2 compatible 属性：驱动匹配的核心

compatible 属性是设备树与驱动代码之间的“握手协议”。内核通过该属性查找对应的 platform_driver，完成设备与驱动的绑定。

• 格式：字符串列表，推荐使用 "厂商,设备型号" 形式。
• 匹配优先级：内核按列表顺序依次匹配，第一个匹配成功即绑定。
• 回退机制：通常包含一个精确型号和一个通用型号，例如 "ti,am3352-uart", "ns16550"。

uart0: uart@ff010000 {
    compatible = "fsl,imx6q-uart", "fsl,imx21-uart";
    reg = <0x00 ff010000 0x00 0x4000>;
    interrupts = <0 58 4>;
};

上述代码中，内核优先匹配 "fsl,imx6q-uart"，若未找到则尝试 "fsl,imx21-uart"。驱动端通过 of_match_table 声明支持的 compatible 列表。

4.3 reg 属性：外设内存映射的基石

reg 属性描述设备在系统总线上的地址空间，包括寄存器基地址和地址范围。内核通过该属性完成 IO 内存的映射，驱动才能通过 ioremap 访问硬件寄存器。

• 格式：reg = <address1 length1 address2 length2 ...>;
• 地址单元：由父节点的 #address-cells 决定，通常为 1 或 2。
• 长度单元：由父节点的 #size-cells 决定，通常为 1 或 2。
• 多段地址：一个设备可能包含多个地址区域，如寄存器区、FIFO 区、DMA 区。

soc {
    #address-cells = <2>;   // 地址使用 2 个 32 位单元（64 位地址）
    #size-cells    = <2>;   // 长度使用 2 个 32 位单元（64 位长度）

    uart@ff010000 {
        compatible = "fsl,imx6q-uart";
        reg = <0x00 0xff010000 0x00 0x4000>;
        // 地址：0xff010000，长度：0x4000（16KB）
    };

    dma@ff020000 {
        compatible = "fsl,imx6q-dma";
        reg = <0x00 0xff020000 0x00 0x1000   // 控制寄存器
               0x00 0xff030000 0x00 0x1000>; // 描述符区
    };
};

4.4 interrupts 属性：中断绑定与触发类型

interrupts 属性描述设备的中断资源，包括中断号、中断类型和触发方式。内核通过该属性将设备的中断请求线与中断控制器关联起来。

• 格式：interrupts = <interrupt-specifier>;
• interrupt-specifier：由中断控制器的 #interrupt-cells 决定，通常包含中断号、触发类型和优先级。
• 中断类型：常见值包括 IRQ_TYPE_EDGE_RISING (1)、IRQ_TYPE_EDGE_FALLING (2)、IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH (4)、IRQ_TYPE_LEVEL_LOW (8)。
• 中断父节点：通过 interrupt-parent 属性指定中断控制器，若不指定则继承父节点。

gic: interrupt-controller@ffa00000 {
    compatible = "arm,gic-400";
    #interrupt-cells = <3>;
    interrupt-controller;
    reg = <0x00 0xffa00000 0x00 0x10000>;
};

uart@ff010000 {
    compatible = "fsl,imx6q-uart";
    reg = <0x00 0xff010000 0x00 0x4000>;
    interrupts = <0 58 4>;
    // 0: SPI 中断类型（0=PPI, 1=SPI）
    // 58: 中断号
    // 4: 触发类型（高电平触发）
};

4.5 综合实战：完整设备树节点示例

以下是一个完整的 UART 设备树节点，综合运用了本节所学的所有核心属性：

/ {
    model = "Embedded Linux Board";
    compatible = "vendor,board-rev1";

    soc@0 {
        #address-cells = <2>;
        #size-cells = <2>;
        compatible = "simple-bus";
        ranges;

        gic: interrupt-controller@ffa00000 {
            compatible = "arm,gic-400";
            #interrupt-cells = <3>;
            interrupt-controller;
            reg = <0x00 0xffa00000 0x00 0x10000>;
        };

        uart0: uart@ff010000 {
            compatible = "fsl,imx6q-uart", "fsl,imx21-uart";
            reg = <0x00 0xff010000 0x00 0x4000>;
            interrupts = <0 58 4>;
            clocks = <&clk 20>;
            clock-names = "uart";
            status = "okay";
        };
    };
};