4. 设备树基础语法：节点、属性与关键绑定详解

设备树（Device Tree）是嵌入式 Linux 中描述硬件拓扑的标准方式。对于 I2C 驱动开发而言，设备树承担着“硬件配置清单”的角色：它告诉内核哪个 I2C 控制器挂在哪个总线上、哪个从机设备挂在哪个控制器下、以及该从机需要哪些资源（地址、中断、时钟等）。本章将系统讲解设备树的核心语法，并聚焦于 I2C 场景下最常用的属性。

4.1 设备树节点与属性基础

设备树由一系列节点（node）和属性（property）组成。每个节点代表一个硬件设备或总线，属性则描述该设备的配置参数。

4.1.1 节点定义格式

// 基本节点语法
node-name@unit-address {
    property-name = <value>;
    property-name = "string";
    property-name = [byte-sequence];
    child-node {
        // 子节点
    };
};

• node-name：节点名称，通常为设备类型（如 i2c、gpio、uart）。
• unit-address：设备地址（如寄存器基址或 I2C 从机地址），用于区分同名节点。
• 属性值：可以是 32 位整数数组、字符串、字节序列或混合类型。

4.1.2 节点与属性的层次关系

下图展示了一个典型的 I2C 控制器及其从机设备的设备树层次结构：

4.2 关键属性详解

在 I2C 驱动开发中，以下五个属性出现的频率最高，是设备树与驱动代码之间的核心契约。

4.3 compatible 属性：驱动匹配的核心

compatible 是设备树中最重要的属性。内核通过它找到对应的 platform_driver 或 i2c_driver。其值通常采用 "厂商,设备型号" 的格式，保证全局唯一性。

4.3.1 匹配规则

1. 内核遍历设备节点的 compatible 字符串列表。
2. 驱动注册时通过 of_match_table 声明支持的 compatible 列表。
3. 当设备树中的字符串与驱动表中的任意一个匹配时，驱动 probe 函数被调用。

// 设备树中的 compatible（支持多个备选）
compatible = "vendor,tmp117", "ti,tmp117";

// 驱动中的匹配表
static const struct of_device_id tmp117_of_match[] = {
    { .compatible = "vendor,tmp117" },
    { .compatible = "ti,tmp117" },
    { /* sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, tmp117_of_match);

4.4 reg 属性：地址空间与从机地址

reg 属性描述设备的地址空间信息。对于 I2C 从机，它表示从机地址；对于内存映射设备，它表示寄存器基址和长度。

4.4.1 I2C 从机地址编码

// 7 位从机地址（常用）
reg = <0x48>;

// 10 位从机地址（需在父节点声明 address-cells = <2>）
reg = <0x0000 0x0050>;

reg 属性的格式由父节点的 #address-cells 和 #size-cells 决定：

4.5 interrupts 属性：中断资源描述

当 I2C 从机设备需要中断通知时，通过 interrupts 属性描述中断号和触发类型。该属性依赖父节点（通常是中断控制器）的 #interrupt-cells 定义。

4.5.1 中断属性格式

// 设备树节点
sensor@48 {
    compatible = "vendor,tmp117";
    reg = <0x48>;
    interrupt-parent = <&gpio1>;   // 指定中断控制器
    interrupts = <0x1e 0x2>;        // GPIO 30 号引脚，下降沿触发
};

// 中断控制器定义（gpio1）
gpio1: gpio@12350000 {
    #interrupt-cells = <2>;         // 两个 cell：中断号 + 触发类型
    interrupt-controller;           // 声明本节点是中断控制器
};

4.5.2 常见触发类型编码

4.6 完整 I2C 设备树实例

以下是一个包含 I2C 控制器和两个从机设备的完整设备树片段，综合展示了上述关键属性的使用：

/dts-v1/;
#include <dt-bindings/interrupt-controller/irq.h>

/ {
    model = "Embedded I2C Demo Board";
    compatible = "vendor,emb-board";

    soc@0 {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        ranges;

        i2c@12340000 {
            compatible = "vendor,i2c-controller";
            reg = <0x12340000 0x1000>;
            interrupts = <0x3d 0x4>;          // 中断号 61，高电平触发
            interrupt-parent = <&gic>;
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <0>;
            clock-frequency = <400000>;        // 400kHz 快速模式
            status = "okay";

            temp-sensor@48 {
                compatible = "vendor,tmp117";
                reg = <0x48>;
                interrupt-parent = <&gpio1>;
                interrupts = <0x1e 0x2>;       // 下降沿触发
                status = "okay";
            };

            eeprom@50 {
                compatible = "vendor,24c02";
                reg = <0x50>;
                pagesize = <8>;                // 自定义属性：页大小
                status = "okay";
            };
        };
    };
};

4.7 设备树到驱动数据流的映射

下图展示了设备树属性如何被内核解析并传递给 I2C 驱动：

4.8 属性继承与覆盖规则

设备树支持通过 &node 引用已有节点并追加或覆盖属性，这在板级配置中非常实用：

// 原始 dtsi（芯片级）
&i2c1 {
    status = "disabled";
};

// 板级 dts（板级覆盖）
&i2c1 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <100000>;
    temp-sensor@48 {
        compatible = "vendor,tmp117";
        reg = <0x48>;
    };
};

4.9 本章小结

• 节点是设备树的基本单元，通过路径唯一标识硬件设备。
• compatible 是驱动匹配的核心，必须与驱动中的 of_match_table 一致。
• reg 在 I2C 场景下表示从机地址，格式由父节点的 address-cells / size-cells 决定。
• interrupts 描述中断资源，需配合 interrupt-parent 和中断控制器的 #interrupt-cells 使用。
• 设备树属性通过内核 OF 核心和 I2C 核心自动解析，驱动 probe 时可直接使用 i2c_client 中的字段。