4、设备树编译与反编译：dtc工具的使用、编译dts为dtb、反编译dtb为dts

设备树源文件（.dts）是给人阅读和编辑的文本格式，但内核和引导加载程序（如U-Boot）在运行时使用的是二进制格式的设备树（.dtb）。设备树编译器（Device Tree Compiler，dtc） 是完成这两种格式之间转换的核心工具。掌握 dtc 的使用，是进行设备树开发和调试的基本功。

4.1 dtc 工具安装与基本用法

在大多数 Linux 发行版中，dtc 工具包含在 device-tree-compiler 软件包中。如果内核源码树已经存在，也可以使用内核源码中的 scripts/dtc/dtc 可执行文件。

dtc 的基本命令行语法如下：

dtc [选项] [输入文件]

常用选项包括：

• -I <格式>：指定输入文件格式，可选 dts、dtb、fs（文件系统）。
• -O <格式>：指定输出文件格式，可选 dts、dtb、dtbo、asm。
• -o <文件>：指定输出文件名。
• -@：生成设备树覆盖层（.dtbo）时使用，保留 __symbols__ 节点。
• -H：指定 phandle 格式（legacy、epapr、both）。
• -V：打印版本信息。

4.2 编译 dts 为 dtb

将 .dts 源文件编译为内核可识别的 .dtb 二进制文件，是设备树开发中最常用的操作。编译过程会进行语法检查、节点合并和属性验证。

基本编译命令：

dtc -I dts -O dtb -o my_board.dtb my_board.dts

其中：

• -I dts：明确指定输入格式为 dts（可省略，dtc 会根据文件后缀自动识别）。
• -O dtb：指定输出格式为 dtb。
• -o my_board.dtb：指定输出文件名为 my_board.dtb。
• my_board.dts：输入源文件。

dtc -I dts -O dtb -o imx6ull_myboard.dtb imx6ull_myboard.dts

常见编译错误示例：

Error: imx6ull_myboard.dts:45.12-13 syntax error
FATAL ERROR: Unable to parse input tree

这表示在第 45 行第 12-13 个字符附近存在语法错误，通常是由于缺少分号、括号不匹配或属性值格式错误导致的。

4.3 反编译 dtb 为 dts

反编译是将二进制 .dtb 文件还原为可读的 .dts 文本文件。这在以下场景中非常有用：

• 调试内核启动时实际使用的设备树配置。
• 从现有的 .dtb 文件（如从开发板厂商获取的）中提取设备树源文件。
• 验证编译后的 .dtb 是否包含了预期的节点和属性。

基本反编译命令：

dtc -I dtb -O dts -o my_board_recovered.dts my_board.dtb

其中：

• -I dtb：指定输入格式为 dtb。
• -O dts：指定输出格式为 dts。
• -o my_board_recovered.dts：输出反编译后的源文件。

4.4 编译与反编译的进阶用法

4.4.1 编译设备树覆盖层（.dtbo）

设备树覆盖层允许在不修改主设备树的情况下，动态添加或修改节点。编译覆盖层时需要添加 -@ 选项以保留符号信息。

dtc -I dts -O dtbo -@ -o my_overlay.dtbo my_overlay.dts

4.4.2 从 /sys/firmware/devicetree 反编译

在运行中的 Linux 系统上，可以通过 /sys/firmware/devicetree/base 目录访问当前使用的设备树。可以使用 dtc 的 -I fs 选项直接从文件系统格式反编译：

dtc -I fs -O dts -o current_dtb.dts /sys/firmware/devicetree/base

这可以获取内核当前实际使用的设备树配置，对于调试驱动匹配问题非常有帮助。

4.4.3 使用 -H 选项处理 phandle 格式

不同版本的设备树规范使用不同的 phandle 表示方式。使用 -H 选项可以指定输出格式：

dtc -I dts -O dtb -H epapr -o output.dtb input.dts

可选的 phandle 格式包括：

• legacy：使用 linux,phandle 属性。
• epapr：使用 phandle 属性（推荐，现代标准）。
• both：同时生成两种属性，确保最大兼容性。

4.5 常用 dtc 命令速查表

4.6 实战：编译与反编译一个包含 I2C 设备的设备树

下面通过一个完整的示例，演示如何编译一个包含 I2C 温度传感器节点的设备树，并验证反编译结果。

步骤 1：创建源文件 i2c_sensor.dts

/dts-v1/;

/ {
    model = "I2C Sensor Test Board";
    compatible = "vendor,i2c-sensor-board";

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

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

        i2c@1000 {
            compatible = "vendor,i2c-controller";
            reg = <0x1000 0x100>;
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <0>;
            clock-frequency = <100000>;

            temperature_sensor: sensor@48 {
                compatible = "vendor,temperature-sensor";
                reg = <0x48>;
                interrupt-parent = <&gpio1>;
                interrupts = <5 2>;
                vcc-supply = <&reg_3v3>;
            };
        };
    };

    gpio1: gpio@2000 {
        compatible = "vendor,gpio-controller";
        reg = <0x2000 0x100>;
        #gpio-cells = <2>;
        gpio-controller;
    };

    reg_3v3: regulator {
        compatible = "regulator-fixed";
        regulator-name = "3.3V";
        regulator-min-microvolt = <3300000>;
        regulator-max-microvolt = <3300000>;
    };
};

步骤 2：编译为 dtb

$ dtc -I dts -O dtb -o i2c_sensor.dtb i2c_sensor.dts
$ ls -l i2c_sensor.dtb
-rw-r--r-- 1 user user 1024 Apr  1 10:00 i2c_sensor.dtb

步骤 3：反编译验证

$ dtc -I dtb -O dts -o i2c_sensor_recovered.dts i2c_sensor.dtb
$ head -30 i2c_sensor_recovered.dts
/dts-v1/;

/ {
    model = "I2C Sensor Test Board";
    compatible = "vendor,i2c-sensor-board";
    #address-cells = <0x01>;
    #size-cells = <0x01>;

    soc {
        #address-cells = <0x01>;
        #size-cells = <0x01>;
        ranges;

        i2c@1000 {
            compatible = "vendor,i2c-controller";
            reg = <0x1000 0x100>;
            #address-cells = <0x01>;
            #size-cells = <0x00>;
            clock-frequency = <0x186a0>;  /* 100000 */

            sensor@48 {
                compatible = "vendor,temperature-sensor";
                reg = <0x48>;
                interrupt-parent = <0x01>;  /* phandle 被解析为数字 */
                interrupts = <0x05 0x02>;
                vcc-supply = <0x02>;        /* phandle 被解析为数字 */
            };
        };
    };
    ...
};

4.7 常见问题与避坑指南