4. 设备树常用属性详解：compatible、reg、interrupts、status、clocks、gpios等

设备树中的属性（Property）是描述硬件设备特征、配置和连接关系的关键载体。每个节点通过一系列标准属性向内核驱动传递必要信息。本章将深入解析嵌入式开发中最常用的六大属性，帮助您准确理解其语义、格式及在驱动匹配与资源获取中的实际作用。

4.1 compatible 属性：驱动匹配的“身份证”

compatible 属性是设备树节点与Linux驱动之间建立关联的核心桥梁。它指定了设备所兼容的硬件型号，驱动通过该属性进行匹配探测。

4.1.1 格式与规范

属性值为字符串列表，推荐采用 "厂商,型号" 的命名规范，确保全局唯一性。列表中的第一个字符串为最精确的匹配项，后续为兼容的通用型号。

compatible = "ti,am335x-uart", "ns16550";

上述示例表示该设备是TI AM335x平台的UART控制器，同时兼容标准的ns16550 UART。内核驱动匹配时，优先查找 "ti,am335x-uart"，若未找到则尝试 "ns16550"。

4.1.2 驱动匹配流程

4.1.3 驱动端匹配表示例

static const struct of_device_id am335x_uart_of_match[] = {
    { .compatible = "ti,am335x-uart", },
    { .compatible = "ns16550", },
    { /* sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, am335x_uart_of_match);

static struct platform_driver am335x_uart_driver = {
    .probe  = am335x_uart_probe,
    .remove = am335x_uart_remove,
    .driver = {
        .name = "am335x-uart",
        .of_match_table = am335x_uart_of_match,
    },
};

4.2 reg 属性：描述地址空间与寄存器

reg 属性用于描述设备在总线上的地址空间，通常包含起始地址和长度。对于内存映射设备，它定义了驱动需要操作的寄存器区域。

4.2.1 格式与组成

reg 由一组或多组 <地址 长度> 对组成，地址和长度的位数由父节点的 #address-cells 和 #size-cells 决定。

uart0: serial@44e09000 {
    compatible = "ti,am335x-uart", "ns16550";
    reg = <0x44e09000 0x2000>;
    interrupts = <72>;
};

上述示例中，reg = <0x44e09000 0x2000> 表示UART0的寄存器基地址为0x44E09000，地址空间大小为0x2000字节。

4.2.2 多段地址空间

某些设备拥有多个不连续的地址区域，例如包含控制寄存器和数据缓冲区。此时 reg 可包含多组地址对：

dma: dma-controller@4a000000 {
    compatible = "ti,edma3";
    reg = <0x4a000000 0x10000>  /* 全局寄存器 */
          <0x4a100000 0x10000>; /* 通道寄存器 */
    interrupts = <12 13 14>;
};

4.2.3 地址与长度单元说明

属性	含义	典型值
#address-cells	地址字段占用的32位单元数	1（32位地址）或 2（64位地址）
#size-cells	长度字段占用的32位单元数	1（32位长度）或 0（无长度）

4.3 interrupts 属性：连接中断控制器

interrupts 属性描述设备使用的中断资源，包括中断号、触发类型等信息。它必须与父节点的 interrupt-parent 或全局中断控制器配合使用。

4.3.1 基本格式

interrupts = <中断号 触发类型>;

中断号的位数由中断控制器的 #interrupt-cells 决定。以ARM GIC（通用中断控制器）为例，通常使用2个cell：

gpio0: gpio@44e07000 {
    compatible = "ti,omap4-gpio";
    reg = <0x44e07000 0x1000>;
    interrupts = <96 0x4>;  /* 中断号96，高电平触发 */
};

4.3.2 中断触发类型

标志位	触发类型	说明
0x0	IRQ_TYPE_NONE	未指定
0x1	IRQ_TYPE_EDGE_RISING	上升沿触发
0x2	IRQ_TYPE_EDGE_FALLING	下降沿触发
0x3	IRQ_TYPE_EDGE_BOTH	双边沿触发
0x4	IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH	高电平触发
0x8	IRQ_TYPE_LEVEL_LOW	低电平触发

4.3.3 中断映射关系

4.4 status 属性：设备启用控制

status 属性用于控制设备节点的启用或禁用状态，是设备树中实现硬件裁剪和配置灵活性的重要手段。

4.4.1 可选值

值	含义	说明
"okay"	设备启用	驱动正常探测并初始化设备
"disabled"	设备禁用	内核跳过该节点，不创建设备
"reserved"	保留	设备被保留，驱动不操作
"fail"	设备故障	设备存在但不可用

4.4.2 典型应用场景

在SoC级DTSI文件中，外设通常默认设置为 status = "disabled"，在板级DTS文件中根据实际硬件焊接情况选择性启用：

// am33xx.dtsi (SoC级)
uart0: serial@44e09000 {
    compatible = "ti,am335x-uart";
    reg = <0x44e09000 0x2000>;
    status = "disabled";
};

// myboard.dts (板级)
&uart0 {
    status = "okay";
    pinctrl-0 = <&uart0_pins>;
};

4.5 clocks 属性：时钟资源绑定

clocks 属性将设备与其所需的时钟源关联起来，驱动通过该属性获取时钟句柄，实现时钟使能、频率配置等操作。

4.5.1 基本格式

clocks = <&clock_controller clock_id>;
clock-names = "name";

clocks 属性值是一个phandle加时钟索引的组合，clock-names 为每个时钟指定名称，便于驱动按名称查找。

i2c0: i2c@44e0b000 {
    compatible = "ti,omap4-i2c";
    reg = <0x44e0b000 0x1000>;
    interrupts = <70>;
    clocks = <&l4_wkup_clkctrl 0>;
    clock-names = "fck";
};

4.5.2 多时钟设备

复杂外设可能需要多个时钟源，例如AHB总线时钟和APB总线时钟：

usb: usb@4a064000 {
    compatible = "ti,am335x-usb";
    reg = <0x4a064000 0x1000>;
    interrupts = <18>;
    clocks = <&l3_clkctrl 0>, <&l4_clkctrl 0>;
    clock-names = "usb_ahb", "usb_apb";
};

4.5.3 驱动获取时钟

static int my_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct clk *clk;

    clk = devm_clk_get(&pdev->dev, "fck");
    if (IS_ERR(clk))
        return PTR_ERR(clk);

    clk_prepare_enable(clk);
    // ... 设备初始化 ...
}

4.6 gpios 属性：GPIO资源描述

gpios 属性用于描述设备使用的GPIO引脚，包括GPIO控制器引用、引脚号和标志位。它是设备树中连接外设与GPIO控制器的标准方式。

4.6.1 格式与示例

gpios = <&gpio_controller pin_number flags>;

led: led@0 {
    compatible = "gpio-leds";
    gpios = <&gpio0 12 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    label = "user-led";
};

上述示例中，LED连接到GPIO0控制器的第12号引脚，高电平有效。

4.6.2 GPIO标志位

标志位	宏定义	说明
0	GPIO_ACTIVE_HIGH	高电平有效
1	GPIO_ACTIVE_LOW	低电平有效
2	GPIO_OPEN_DRAIN	开漏输出
4	GPIO_OPEN_SOURCE	开源输出

4.6.3 多GPIO设备

某些设备需要多个GPIO引脚，例如复位引脚和中断引脚：

wifi: wifi@1 {
    compatible = "broadcom,bcm4334";
    reg = <1>;
    gpios = <&gpio1 15 GPIO_ACTIVE_LOW>,  /* 复位引脚 */
            <&gpio1 16 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* 中断引脚 */
    gpio-names = "reset", "irq";
};

4.6.4 驱动获取GPIO

static int my_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device *dev = &pdev->dev;
    struct gpio_desc *reset_gpio;

    reset_gpio = devm_gpiod_get(dev, "reset", GPIOD_OUT_HIGH);
    if (IS_ERR(reset_gpio))
        return PTR_ERR(reset_gpio);

    gpiod_set_value(reset_gpio, 0);  // 拉低复位
    msleep(10);
    gpiod_set_value(reset_gpio, 1);  // 释放复位
}

4.7 属性综合应用示例

以下是一个完整的SPI设备节点，综合使用了本章讲解的所有属性：

spi0: spi@48030000 {
    compatible = "ti,am335x-spi", "ti,omap4-spi";
    reg = <0x48030000 0x1000>;
    interrupts = <65>;
    clocks = <&l4_per_clkctrl 0>;
    clock-names = "fck";
    status = "okay";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;

    adc: adc@0 {
        compatible = "ti,ads1256";
        reg = <0>;
        spi-max-frequency = <1000000>;
        interrupts-extended = <&gpio2 5 GPIO_ACTIVE_LOW>;
        clocks = <&adc_clk 0>;
        clock-names = "adc_clk";
        gpios = <&gpio2 6 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  /* 复位引脚 */
        status = "okay";
    };
};