2. 设备树简介：设备树起源、语法基础与内核作用

2.1 设备树的起源：从“硬编码”到“描述性”的演进

在早期的 Linux 内核（如 2.4/2.6 时代），嵌入式板级支持包（BSP）中充斥着大量 arch/arm/mach-xxx 下的 C 语言代码，用于静态注册平台设备、定义内存地址、中断号和 GPIO 配置。这种“硬编码”方式导致内核源码与特定硬件板卡高度耦合，每更换一款开发板就需要修改内核源码并重新编译，严重阻碍了代码复用与社区维护。

设备树（Device Tree，DT）的引入彻底改变了这一局面。它起源于 Open Firmware（IEEE 1275）规范，被 PowerPC 架构率先采用，随后在 ARM 架构社区的大力推动下，成为嵌入式 Linux 平台的标准硬件描述语言。其核心思想是：将硬件配置信息从内核源码中剥离，以树形结构的数据文件（.dts）独立描述，由内核在启动时解析并动态生成平台设备。

2.2 设备树语法基础：.dts / .dtsi / .dtb 与节点结构

设备树使用文本格式的源文件（.dts）和头文件（.dtsi），通过 dtc（Device Tree Compiler）编译为二进制格式的 .dtb（Device Tree Blob），由 bootloader 传递给内核。其语法简洁，采用树形层级结构，核心元素包括：

基本节点语法：

/dts-v1/;

#include "imx6ull.dtsi"

/ {
    model = "Freescale i.MX6 ULL EVK Board";
    compatible = "fsl,imx6ull-evk", "fsl,imx6ull";

    chosen {
        stdout-path = &uart1;
    };

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x80000000 0x20000000>;
    };

    &ecspi1 {
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pinctrl_ecspi1>;
        cs-gpios = <&gpio4 9 GPIO_ACTIVE_LOW>;
        status = "okay";

        spidev@0 {
            compatible = "spidev";
            reg = <0>;
            spi-max-frequency = <20000000>;
        };
    };
};

核心语法要素速查表：

2.3 设备树在 Linux 内核中的作用

设备树在内核启动流程中扮演着“硬件配置数据库”的角色，其核心作用贯穿于内核初始化的多个阶段：

1. 启动阶段硬件识别： 内核启动早期，通过解析 compatible 属性匹配 machine_desc（板级描述符），确定当前运行的硬件平台。
2. 设备节点动态创建： 内核遍历设备树中的每个节点，根据 compatible 属性查找对应的 platform_driver，匹配成功后调用 probe() 函数，动态创建 platform_device。
3. 资源自动分配： 内核从设备树节点中读取 reg、interrupts、gpios、clocks 等属性，自动完成 I/O 内存映射、中断注册、GPIO 申请和时钟使能。
4. 总线与从设备枚举： 对于 I2C、SPI 等总线控制器节点，内核解析其子节点，自动在对应总线上注册从设备，无需手动调用 i2c_new_device() 或 spi_new_device()。
5. 电源管理与休眠支持： 设备树中的 power-domains、wakeup-source 等属性，为内核电源管理框架提供设备级功耗控制依据。

设备树与内核各子系统的交互关系：