1. 设备树基础概念

1.1 什么是设备树

设备树（Device Tree）是一种描述硬件资源的数据结构，它使用树形节点来记录系统中的处理器、内存、外设、中断控制器、时钟、GPIO 等硬件组件及其连接关系。设备树源文件（.dts）经过设备树编译器（dtc）编译为二进制设备树 Blob（.dtb），在系统启动时由 Bootloader 传递给内核。

1.2 为什么需要设备树

在设备树出现之前，Linux 内核使用大量的 板级文件（board file） 来定义硬件信息。每个 ARM 平台都需要在 arch/arm/mach-* 目录下编写数百行 C 代码来描述硬件。这种方式存在严重问题：

1.3 设备树在 Linux 内核中的角色

设备树在 Linux 内核启动和运行过程中扮演着 硬件信息提供者 的核心角色。内核通过设备树完成以下关键任务：

1. 启动阶段硬件探测： 内核在启动早期解析 .dtb，获取内存布局、CPU 数量、中断控制器、定时器等基础硬件信息。
2. 驱动匹配与绑定： 设备驱动通过 compatible 属性与设备树节点匹配，实现“驱动-设备”的自动绑定。
3. 资源获取： 驱动从设备树节点读取 reg（寄存器地址）、interrupts（中断号）、clocks（时钟）等资源信息。
4. 运行时动态配置： 内核提供 of_* 系列 API（如 of_property_read_u32），驱动可在运行时查询设备树属性。

1.4 设备树相关文件类型

1.5 一个简单的设备树示例

/dts-v1/;

/ {
    model = "Example Board v1";
    compatible = "vendor,example-board", "vendor,soc";

    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x80000000 0x40000000>;  /* 1GB RAM */
    };

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

        serial@1c000 {
            compatible = "vendor,uart";
            reg = <0x1c000 0x1000>;
            interrupts = <0 33 4>;
            clock-frequency = <24000000>;
        };

        gpio@1e000 {
            compatible = "vendor,gpio";
            reg = <0x1e000 0x1000>;
            interrupts = <0 34 4>;
            gpio-controller;
            #gpio-cells = <2>;
        };
    };
};