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）来记录系统中所有可寻址设备、总线、中断控制器、时钟、GPIO 等硬件信息。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 传递给内核解析。

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 {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;
        cpu@0 {
            compatible = "arm,cortex-a8";
            reg = <0x0>;
        };
    };

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

    uart0: serial@44e09000 {
        compatible = "ti,am3352-uart", "ti,omap3-uart";
        reg = <0x44e09000 0x2000>;
        interrupts = <72>;
        status = "okay";
    };
};

每个节点由 节点名@地址 标识，compatible 属性用于内核匹配驱动，reg 描述地址空间，interrupts 描述中断号。这种结构使得硬件描述与驱动代码完全解耦。

1.2 为什么需要设备树

在设备树出现之前，嵌入式 Linux 内核维护着大量板级文件（board-*.c），每个开发板都需要在 arch/arm/mach-xxx 下硬编码硬件信息。这种模式导致以下问题：

1.3 设备树与 ACPI 的区别

ACPI（Advanced Configuration and Power Interface）是 x86 平台的标准硬件描述规范，与设备树在架构、使用场景和灵活性上有本质区别：

1.4 设备树在嵌入式 Linux 中的角色

设备树在嵌入式 Linux 系统中扮演着“硬件描述层”的核心角色，贯穿从 Bootloader 到内核驱动的完整启动链路：

1. Bootloader 阶段：U-Boot 从存储介质（eMMC、SD、NAND）加载 .dtb 文件到内存，在跳转内核前将 .dtb 地址通过寄存器 r2（ARM）或 a1（RISC-V）传递给内核。
2. 内核初始化阶段：内核启动早期调用 unflatten_device_tree() 将 .dtb 解析为 device_node 树，建立全局设备链表。
3. 驱动匹配阶段：总线驱动（platform、i2c、spi）遍历设备树节点，通过 of_match_table 匹配 compatible 属性，触发 probe 回调。
4. 资源获取阶段：驱动通过 of_* API（如 of_iomap()、of_irq_get()）从设备树节点读取寄存器地址、中断号、DMA 通道等资源。
5. 运行时阶段：设备树在系统运行后保持只读，但支持 overlay 机制动态添加/移除节点（如 FPGA 加载外设）。