2. 设备树语法精讲（上）：节点、属性、标签、别名、根节点、compatible、reg、#address-cells 与 #size-cells

设备树（Device Tree，DT）是一种描述硬件资源的数据结构，它使用树形节点和键值对属性来描述系统中不可枚举的设备。本章将深入讲解设备树源文件（.dts）的核心语法元素，包括节点、属性、标签、别名以及几个关键的标准属性。

2.1 节点（Node）与根节点

设备树由一系列节点组成，每个节点代表一个硬件设备、总线或控制器。节点从根节点开始，形成树状层次结构。

• 根节点（Root Node）： 使用 / 表示，是整个设备树的起点。所有其他节点都是根节点的子节点或后代节点。
• 子节点： 在根节点内部定义的节点，通常对应 SoC 内部模块或外部总线。
• 节点名称： 格式为 node-name@unit-address，其中 unit-address 是设备在总线上的地址（可选）。

/dts-v1/;

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

    cpu@0 {
        compatible = "arm,cortex-a9";
        reg = <0x0 0x100>;
    };

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x80000000 0x40000000>;
    };

    serial@101f1000 {
        compatible = "ns16550";
        reg = <0x101f1000 0x1000>;
        interrupts = <0 12 4>;
    };
};

2.2 属性（Property）与标签（Label）

属性是节点的键值对，用于描述设备的特性。标签则是一种引用机制，允许在设备树的其他位置引用某个节点。

/ {
    aliases {
        serial0 = &uart0;
        serial1 = &uart1;
    };

    uart0: serial@101f1000 {
        compatible = "ns16550";
        reg = <0x101f1000 0x1000>;
    };

    uart1: serial@101f2000 {
        compatible = "ns16550";
        reg = <0x101f2000 0x1000>;
    };
};

/* 在 .dtsi 或 .dts 文件中通过 &uart0 引用节点 */
&uart0 {
    clock-frequency = <1843200>;
};

2.3 compatible 属性

compatible 属性是设备树中最关键的属性之一，它指定了设备的驱动兼容性字符串。操作系统通过该属性将设备与对应的驱动程序绑定。

• 格式： 字符串列表，按优先级从高到低排列。
• 命名规范： "厂商,设备型号"，例如 "ti,omap3-uart"、"arm,pl011"。
• 匹配机制： 内核驱动通过 of_match_table 与设备树的 compatible 值进行匹配。

/* 设备树节点 */
i2c@1000 {
    compatible = "fsl,imx6q-i2c", "fsl,imx21-i2c";
    reg = <0x1000 0x100>;
    interrupts = <0 56 4>;
};

/* 内核驱动匹配表 */
static const struct of_device_id imx_i2c_of_match[] = {
    { .compatible = "fsl,imx6q-i2c", .data = &imx6q_i2c_data },
    { .compatible = "fsl,imx21-i2c", .data = &imx21_i2c_data },
    { /* sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, imx_i2c_of_match);

2.4 reg 属性、#address-cells 与 #size-cells

这三个属性共同定义了设备在总线上的地址空间映射。reg 描述设备的地址范围，而 #address-cells 和 #size-cells 定义了地址和长度的编码格式。

/* 32 位地址空间示例 */
/ {
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    memory@80000000 {
        reg = <0x80000000 0x40000000>;  /* 基址 0x80000000，大小 1GB */
    };

    gpio@1100 {
        reg = <0x1100 0x100>;           /* 基址 0x1100，大小 256 字节 */
    };
};

/* 64 位地址空间示例 */
/ {
    #address-cells = <2>;
    #size-cells = <2>;

    memory@800000000 {
        reg = <0x0 0x80000000 0x0 0x40000000>;  /* 高32位 0x0，低32位 0x80000000，大小 1GB */
    };
};

2.5 综合示例：完整节点与属性解析

以下是一个综合示例，展示了本节所有语法元素的协同工作方式：

/dts-v1/;

/ {
    model = "MyBoard v1.0";
    compatible = "mycompany,myboard", "mycompany,myboard-v1";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    aliases {
        eth0 = &enet;
        mmc0 = &sdhci;
    };

    cpus {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;

        cpu0: cpu@0 {
            compatible = "arm,cortex-a7";
            reg = <0x0>;
            clock-frequency = <1000000000>;
        };

        cpu1: cpu@1 {
            compatible = "arm,cortex-a7";
            reg = <0x1>;
            clock-frequency = <1000000000>;
        };
    };

    enet: ethernet@20000000 {
        compatible = "mycompany,enet";
        reg = <0x20000000 0x10000>;
        interrupts = <0 33 4>;
        phy-mode = "rgmii";
    };

    sdhci: mmc@30000000 {
        compatible = "mycompany,sdhci";
        reg = <0x30000000 0x1000>;
        interrupts = <0 45 4>;
        bus-width = <8>;
    };
};

/* 在板级文件中覆盖属性 */
&enet {
    local-mac-address = [00 11 22 33 44 55];
};

&sdhci {
    status = "okay";
    no-1-8-v;
};

2.6 常见问题与避坑指南