📚 课程目录第2章设备树基础

设备树基础：DTS语法、节点与属性

设备树（Device Tree）是嵌入式Linux系统中用于描述硬件拓扑结构的数据结构，它替代了传统板级文件（board-*.c）中硬编码的硬件信息。设备树源文件（.dts）通过编译器生成设备树二进制文件（.dtb），由Bootloader传递给内核解析。理解设备树语法是编写Platform驱动的前提。

  核心概念：设备树将硬件描述与内核驱动分离，驱动通过compatible属性匹配设备节点，probe函数在匹配成功后自动执行。

2.1 设备树语法基础

设备树源文件采用树形结构，以节点（node）和属性（property）描述硬件。每个节点代表一个设备或总线，属性描述设备的特性。

2.2 节点与属性详解

设备树节点由节点名和单元地址组成，格式为 node-name@unit-address。属性是键值对，用于描述设备的硬件特征。

语法元素	格式	说明	示例
节点	`node-name@unit-address`	节点名标识设备类型，单元地址通常为寄存器基址	`uart@1f000`
标签	`label: node-name`	为节点创建引用别名，便于其他节点引用	`uart0: serial@1f000`
属性	`property-name = value;`	描述设备特性，值可为字符串、数字、数组等	`status = "okay";`
包含文件	`#include "file.dtsi"`	引入公共设备树头文件，复用硬件定义	`#include "imx6ull.dtsi"`

实战提示：节点名应尽量使用标准名称（如 uart、i2c、spi），便于内核驱动匹配。单元地址必须与 reg 属性的第一个地址一致。

2.3 compatible属性——驱动匹配的关键

compatible 属性是设备树与驱动之间建立联系的桥梁。驱动通过 of_match_table 中定义的 compatible 字符串与设备树节点匹配。

// 设备树节点定义
i2c@1c000 {
    compatible = "vendor,i2c-controller", "simple-bus";
    reg = <0x01c000 0x1000>;
    interrupts = <0 32 4>;
    status = "okay";
};

// 驱动匹配表
static const struct of_device_id my_i2c_dt_ids[] = {
    { .compatible = "vendor,i2c-controller", },
    { /* sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_i2c_dt_ids);

compatible 属性支持多个字符串，内核按优先级依次匹配。第一个字符串通常为精确型号，后续为兼容型号或总线类型。

匹配优先级	compatible字符串	匹配场景
1（最高）	`"vendor,i2c-controller"`	精确匹配特定厂商的I2C控制器
2	`"simple-bus"`	回退匹配，适用于简单总线设备
3	`"vendor,generic-i2c"`	通用兼容匹配，覆盖同系列设备

常见错误：compatible 字符串必须与驱动中 of_match_table 完全一致（包括大小写和标点）。例如 "vendor,i2c" 与 "vendor,i2c-controller" 不匹配。

2.4 reg属性——地址与内存映射

reg 属性描述设备的寄存器地址空间，由一组或多组 (address, length) 对组成。内核通过 platform_get_resource() 函数获取这些资源。

// 设备树定义：多组reg地址
dma-controller@1e000 {
    compatible = "vendor,dma-controller";
    reg = <0x01e000 0x1000>,  // 控制寄存器
          <0x01f000 0x0200>;  // 描述符表
    interrupts = <0 33 4>;
};

// 驱动中获取reg资源
static int my_dma_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct resource *res;
    void __iomem *ctrl_base, *desc_base;
    
    // 获取第一个reg区域（索引0）
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
    ctrl_base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
    
    // 获取第二个reg区域（索引1）
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 1);
    desc_base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
    
    return 0;
}

2.5 interrupts属性——中断资源描述

interrupts 属性描述设备的中断请求信息，包括中断控制器、中断号、触发类型等。内核通过 platform_get_irq() 函数获取中断号。

中断描述格式	字段含义	示例
`<中断号触发类型>`	简单中断控制器，直接指定中断号和触发方式	`interrupts = <31 4>;`
`<中断控制器中断号触发类型>`	多中断控制器，指定父控制器、中断号和触发方式	`interrupts = <0 31 4>;`
`<中断号触发类型优先级>`	扩展格式，增加优先级字段	`interrupts = <31 4 0>;`

触发类型宏定义：

宏名称	值	触发方式
`IRQF_TRIGGER_NONE`	0x00000000	无触发（默认）
`IRQF_TRIGGER_RISING`	0x00000001	上升沿触发
`IRQF_TRIGGER_FALLING`	0x00000002	下降沿触发
`IRQF_TRIGGER_HIGH`	0x00000004	高电平触发
`IRQF_TRIGGER_LOW`	0x00000008	低电平触发

// 设备树中断定义
ethernet@1c000 {
    compatible = "vendor,eth-controller";
    reg = <0x01c000 0x2000>;
    interrupts = <0 35 4>;  // 中断控制器0，中断号35，高电平触发
    interrupt-parent = <&gic>;  // 指定中断父控制器
};

// 驱动中获取中断号
static int my_eth_probe(struct platform_device *pdev)
{
    int irq_num;
    
    irq_num = platform_get_irq(pdev, 0);
    if (irq_num < 0) {
        dev_err(&pdev->dev, "failed to get IRQ\n");
        return irq_num;
    }
    
    // 注册中断处理函数
    ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq_num, my_eth_isr,
                           IRQF_TRIGGER_HIGH, "my_eth", dev);
    return 0;
}

  关键总结：设备树通过 compatible 属性实现驱动与设备的匹配，reg 属性提供地址资源，interrupts 属性提供中断资源。驱动在 probe 函数中通过 platform_get_resource() 和 platform_get_irq() 获取这些资源，完成硬件初始化。

2.6 完整设备树节点示例

以下是一个综合示例，展示如何在一个设备节点中组合使用上述属性：

// 完整设备树节点
spi@1d000 {
    compatible = "vendor,spi-controller", "vendor,spi-v2";
    reg = <0x01d000 0x1000>;
    interrupts = <0 36 4>;
    interrupt-parent = <&gic>;
    status = "okay";
    clock-frequency = <50000000>;
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;
    
    // 子设备（SPI从设备）
    spi-device@0 {
        compatible = "vendor,temperature-sensor";
        reg = <0>;  // SPI片选号
        spi-max-frequency = <10000000>;
    };
};

该节点展示了设备树的多层嵌套结构：SPI控制器节点包含子节点（SPI从设备），每个节点都有自己的 compatible 和 reg 属性。驱动通过解析这些属性，能够完整获取设备的硬件拓扑信息。