2、设备树(DTS)基础：设备树的作用、基本语法（节点、属性、标签）、dts/dtsi/dtb文件关系

2.1 设备树的作用与设计初衷

设备树（Device Tree）是一种描述硬件资源的数据结构，用于将硬件配置信息从内核代码中分离出来。在嵌入式Linux系统中，同一款SoC可能被用于成百上千种不同外设组合的板卡，传统方式需要为每种板卡编写大量板级文件（如 arch/arm/mach-xxx），导致内核代码臃肿且难以维护。

设备树的核心作用包括：

• 硬件描述标准化：以统一格式描述CPU、内存、总线、外设、中断、GPIO、时钟等资源。
• 驱动与硬件解耦：驱动通过设备树节点名称和兼容属性匹配硬件，无需硬编码地址或资源。
• 多板卡支持：同一内核镜像通过更换设备树二进制文件（DTB）即可适配不同硬件。
• 减少内核补丁：硬件变更只需修改DTS文件，无需修改内核C代码。

2.2 设备树基本语法

设备树源文件（DTS）采用树形层级结构，由节点（node）、属性（property）和标签（label）三要素构成。每个节点代表一个硬件设备或总线，属性描述该设备的配置参数。

2.2.1 节点（Node）

节点是设备树的基本单元，格式为 节点名@地址 { ... };。根节点为 /，所有设备节点均挂载在根节点下。

/dts-v1/;

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

    chosen {
        stdout-path = &uart0;
    };

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

    leds {
        compatible = "gpio-leds";
        led0 {
            label = "beaglebone:green:usr0";
            gpios = <&gpio1 21 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
            linux,default-trigger = "heartbeat";
        };
    };
};

2.2.2 属性（Property）

属性以键值对形式存在，常见属性类型如下表：

2.2.3 标签（Label）

标签为节点提供别名，方便在其他位置引用。标签定义在节点名之前，使用 &标签名 引用。

/* 定义标签 */
uart0: serial@44e09000 {
    compatible = "ti,am3352-uart", "ti,omap3-uart";
    reg = <0x44e09000 0x2000>;
    interrupts = <72>;
};

/* 在其他位置引用标签 */
chosen {
    stdout-path = &uart0;  /* 引用uart0节点 */
};

/* 通过标签追加属性 */
&uart0 {
    pinctrl-0 = <&uart0_pins>;
    status = "okay";
};

2.3 dts/dtsi/dtb 文件关系

设备树涉及三种文件类型，它们之间的关系构成了从源码到二进制、从SoC通用描述到板级定制的完整链路。

典型包含关系示例：

/* am335x-boneblack.dts */
#include "am33xx.dtsi"          /* SoC通用定义 */
#include "am335x-bone-common.dtsi" /* 板级共用定义 */

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

    /* 板级特有设备 */
    &lcdc {
        status = "okay";
    };
};

2.4 设备树节点层级与地址编码

设备树通过 reg 属性和 #address-cells / #size-cells 描述设备地址空间。父节点定义地址编码规则，子节点使用 reg 描述具体地址和长度。

/* 地址编码示例 */
soc {
    compatible = "simple-bus";
    #address-cells = <1>;   /* 地址用1个32位单元表示 */
    #size-cells = <1>;      /* 长度用1个32位单元表示 */

    gpio0: gpio@44e07000 {
        compatible = "ti,omap4-gpio";
        reg = <0x44e07000 0x1000>;  /* 基地址0x44e07000，长度0x1000 */
        interrupts = <96>;
        gpio-controller;
        #gpio-cells = <2>;
    };

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

2.5 驱动匹配机制：compatible 属性

设备树驱动的核心匹配依据是 compatible 属性。内核通过设备树节点的 compatible 字符串与驱动中 of_match_table 进行匹配，匹配成功后调用驱动的 probe 函数。

/* 设备树节点 */
i2c0: i2c@44e0b000 {
    compatible = "ti,am3352-i2c", "ti,omap4-i2c";
    reg = <0x44e0b000 0x1000>;
    interrupts = <70>;
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;
    status = "okay";
};

/* 驱动匹配表 */
static const struct of_device_id omap_i2c_of_match[] = {
    { .compatible = "ti,omap4-i2c", },
    { .compatible = "ti,am3352-i2c", },
    { },
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, omap_i2c_of_match);

2.6 设备树排查常用命令