3. 设备树基础概念：DTS语法、节点与属性

设备树（Device Tree）是嵌入式Linux中描述硬件拓扑结构的核心机制。对于Camera Sensor驱动开发而言，设备树是驱动与硬件之间的“桥梁”——它告诉内核：Sensor挂接在哪个I2C总线上、使用哪个地址、需要哪些电源、中断引脚是什么。本章将系统讲解设备树的语法、节点与属性，重点剖析reg和compatible这两个驱动匹配的关键属性。

3.1 设备树语法基础

设备树采用树形结构描述硬件，每个硬件设备对应一个节点（node），节点内包含若干属性（property）。语法风格类似C语言的大括号块结构，以分号结尾。

3.1.1 节点定义

节点的基本格式如下：

[label:] node-name[@unit-address] {
    [property-list];
    [child-node-list];
};

• label：可选标签，用于在其他位置引用该节点（如&i2c0）。
• node-name：节点名称，应体现设备类型（如camera-sensor）。
• unit-address：设备地址，通常与reg属性中的第一个地址一致（如I2C从设备地址）。
• property-list：属性列表，描述设备特性。
• child-node-list：子节点列表，形成层级结构。

/* I2C控制器节点 */
&i2c0 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <400000>;

    /* Camera Sensor子节点 */
    ov5640: camera-sensor@3c {
        compatible = "ovti,ov5640";
        reg = <0x3c>;
        clocks = <&clks IMX8MM_CLK_CLK_OUT1>;
        reset-gpios = <&gpio1 7 GPIO_ACTIVE_LOW>;
        powerdown-gpios = <&gpio1 8 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        port {
            ov5640_ep: endpoint {
                remote-endpoint = <&mipi_csi_ep>;
                data-lanes = <1 2>;
            };
        };
    };
};

3.1.2 属性类型与写法

3.2 核心属性详解：compatible 与 reg

在设备树中，compatible和reg是驱动与设备匹配的关键属性。内核通过compatible找到对应的驱动，通过reg获取设备的硬件地址。

3.2.1 compatible 属性——驱动匹配的“身份证”

compatible属性是一个字符串列表，用于指定设备所兼容的驱动。内核在启动时，会遍历设备树中的所有节点，将节点的compatible值与驱动中of_match_table里的条目进行匹配。

命名规范：

• 格式："厂商,设备型号"
• 厂商名使用小写字母，设备型号使用小写字母和数字
• 例如："ovti,ov5640"、"sony,imx219"、"omnivision,ov8865"

匹配优先级：内核按照compatible列表中字符串的从左到右顺序进行匹配，越靠前的字符串优先级越高。

3.2.2 reg 属性——设备地址的“坐标”

reg属性用于描述设备在总线上的地址范围。对于I2C设备，reg通常只包含一个从设备地址（7位或10位）。对于内存映射设备，reg包含起始地址和长度。

reg属性的通用格式：

reg = <address1 length1 [address2 length2] ...>;

I2C设备的reg使用：

• 对于7位I2C地址，直接写入地址值（如0x3c）
• 对于10位I2C地址，需要设置reg的高位标志（通常由I2C控制器驱动处理）
• Camera Sensor常用的I2C地址范围：0x20 ~ 0x7f

3.3 设备树层级结构与节点关系

设备树的层级结构反映了硬件的物理连接关系。对于Camera Sensor，典型的层级路径为：

/ {
    soc {
        i2c@30a20000 {          /* I2C控制器 */
            camera-sensor@3c {  /* Camera Sensor */
                port {          /* 端口子节点 */
                    endpoint {  /* 端点描述 */
                        remote-endpoint = <&csi_ep>;
                    };
                };
            };
        };
        mipi-csi@32e00000 {     /* MIPI CSI接收器 */
            port {
                csi_ep: endpoint {
                    remote-endpoint = <&sensor_ep>;
                };
            };
        };
    };
};

这种层级结构通过remote-endpoint属性建立跨节点连接，形成完整的数据通路。

3.4 设备树中的地址编码与#address-cells/#size-cells

设备树使用#address-cells和#size-cells属性定义reg属性中地址和长度的字长（以32位为单位）。这两个属性在父节点中定义，影响所有子节点的reg解析。

I2C总线场景：

/* I2C控制器节点 */
i2c@30a20000 {
    #address-cells = <1>;   /* 地址占1个32位字 */
    #size-cells = <0>;      /* 无长度字段（I2C设备只有地址） */
    
    camera-sensor@3c {
        reg = <0x3c>;        /* 解析为：地址=0x3c，无长度 */
    };
};

内存映射设备场景：

/* 内存映射设备 */
soc {
    #address-cells = <2>;   /* 64位地址 */
    #size-cells = <2>;      /* 64位长度 */
    
    display-controller@32e00000 {
        reg = <0x0 0x32e00000 0x0 0x1000>;
        /* 解析为：地址=0x32e00000，长度=0x1000 */
    };
};

3.5 设备树中的phandle与引用

设备树使用phandle（指针句柄）实现节点间的引用。常见的引用方式有两种：

1. 显式phandle：使用phandle = <编号>属性定义句柄
2. 隐式phandle：使用标签名: 节点名语法，编译器自动生成phandle

Camera Sensor中的典型引用：

/* 定义带标签的节点 */
ov5640: camera-sensor@3c {
    compatible = "ovti,ov5640";
    reg = <0x3c>;
    /* ... */
    port {
        ov5640_ep: endpoint {
            remote-endpoint = <&csi_ep>;  /* 引用CSI端点 */
        };
    };
};

/* 在另一个节点中引用Sensor */
csi@32e00000 {
    /* ... */
    port {
        csi_ep: endpoint {
            remote-endpoint = <&ov5640_ep>;  /* 引用Sensor端点 */
        };
    };
};

3.6 设备树编译与反编译

设备树源文件（.dts）需要编译为二进制格式（.dtb）才能被内核使用。常用的工具和命令如下：

3.7 本章小结

设备树是嵌入式Linux驱动开发的基石。对于Camera Sensor驱动，需要重点掌握：

• 节点结构：Sensor作为I2C控制器的子节点，通过compatible属性与驱动匹配
• reg属性：指定I2C从设备地址，驱动通过该地址与Sensor通信
• 层级关系：通过port和endpoint子节点描述数据通路
• 跨节点引用：使用remote-endpoint和phandle建立Sensor与CSI接收器的连接