1. 设备树基础概念

1.1 什么是设备树（Device Tree）

设备树（Device Tree，DT）是一种描述硬件资源的数据结构，它使用树形节点（Node）和属性（Property）来向操作系统内核传递板级硬件信息。在 Linux 内核中，设备树通常以 .dts（Device Tree Source）源文件形式编写，经过 dtc（Device Tree Compiler）编译为 .dtb（Device Tree Blob）二进制文件，由 Bootloader 加载并传递给内核。

一个典型的设备树节点结构如下：

/dts-v1/;

/ {
    model = "TI AM335x BeagleBone Black";
    compatible = "ti,am335x-bone-black", "ti,am335x-bone", "ti,am33xx";

    cpus {
        cpu@0 {
            compatible = "arm,cortex-a8";
            reg = <0x0>;
        };
    };

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x80000000 0x10000000>;  /* 256 MB */
    };

    i2c0: i2c@44e0b000 {
        compatible = "ti,omap4-i2c";
        reg = <0x44e0b000 0x1000>;
        interrupts = <70>;
        clock-frequency = <100000>;
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;

        eeprom@50 {
            compatible = "atmel,24c32";
            reg = <0x50>;
            pagesize = <32>;
        };
    };
};

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） 来注册硬件信息。每个 ARM 开发板都需要在 arch/arm/mach-xxx 目录下编写一个 board-xxx.c 文件，其中包含平台设备、资源、GPIO、中断等硬编码信息。这种方式的弊端日益突出：

设备树带来的核心价值可以归纳为以下三点：

1. 硬件描述与驱动分离：驱动开发者只需关注 compatible 字符串匹配，无需关心板级细节。
2. 减少内核分支：SoC 厂商和板卡厂商不再需要维护大量内核分支，只需提供 .dts 文件即可。
3. 支持多平台启动：Bootloader 可以动态选择 .dtb 文件，实现一个内核镜像启动不同硬件。

1.3 设备树与 ACPI 的区别

ACPI（Advanced Configuration and Power Interface）是 x86/x86_64 平台的标准硬件描述和电源管理接口。设备树和 ACPI 虽然都用于向操作系统描述硬件，但设计哲学、使用场景和实现方式有本质区别。

1.4 设备树在嵌入式系统中的定位

在典型的嵌入式 Linux 启动流程中，设备树处于 Bootloader 与内核之间的关键位置：

1. ROM Code：芯片上电后执行固化代码，加载 Bootloader（如 U-Boot）。
2. Bootloader：初始化 DDR、时钟、串口等基础硬件，从存储介质（eMMC、SD卡、NAND Flash）读取 .dtb 文件和内核镜像。
3. 设备树传递：Bootloader 将 .dtb 文件加载到内存中，将地址通过寄存器（如 r2）传递给内核。
4. 内核解析：内核启动早期调用 unflatten_device_tree() 将扁平设备树展开为树形结构，随后遍历节点创建设备。
5. 驱动匹配：总线驱动（如 I2C、SPI、Platform）在注册时，通过 of_match_table 匹配设备树节点，触发 probe() 函数。