设备树简介

  描述设备树的文件叫做 DTS(DeviceTree Source)，这个 DTS 文件采用树形结构描述板级设备，也就是电路板上的设备信息。比如CPU 数量、 内存基地址、 IIC 接口上接了哪些设备、 SPI 接口上接了哪些设备等等。
  设备树(Flattened Device Tree)，将描述板级硬件信息的内容从 Linux 内中分离开来，用一个专属的文件格式来描述，这个专属的文件就叫做设备树，文件扩展名为.dts。 一个 SOC 可以作出很多不同的板子，这些不同的板子共同的信息可以提取出来作为一个通用的文件，其他的.dts 文件直接引用这个通用文件即可，这个通用文件就是.dtsi 文件，类似于 C 语言中的头文件。一般.dts 描述板级信息(也就是开发板上有哪些 IIC 设备、 SPI 设备等)， .dtsi 描述 SOC 级信息(也就是 SOC 有几个 CPU、主频是多少、各个外设控制器信息等)。

一、DTS、 DTB 和 DTC

  DTS 是设备树源码文件， DTB 是将DTS 编译以后得到的二进制文件。将.dts 编译为.dtb需要用到 DTC 工具。DTC 工具源码在 Linux 内核的 scripts/dtc 目录下。

二、DTS 语法

2.1 、dtsi 头文件

  和 C 语言一样，设备树也支持头文件，设备树的头文件扩展名为.dtsi。例如在 树莓派内核文件bcm2711-rpi-4-b.dts中有如下所示内容：

#include "bcm2711.dtsi"
#include "bcm2835-rpi.dtsi"

  因此在.dts 设备树文件中，可以通过“#include”来引用.h、 .dtsi 和.dts 文件。一般.dtsi 文件用于描述 SOC 的内部外设信息，比如 CPU 架构、主频、外设寄存器地址范围，比如 UART、 IIC 等等。

2.2、设备节点

  设备树是采用树形结构来描述板子上的设备信息的文件，每个设备都是一个节点，叫做设备节点，每个节点都通过一些属性信息来描述节点信息，属性就是键—值对。例如bcm2835-rpi.dtsi设备树文件内容

#include <dt-bindings/power/raspberrypi-power.h>

/ {
    
    
	leds {
    
    
		compatible = "gpio-leds";

		act {
    
    
			label = "ACT";
			default-state = "keep";
			linux,default-trigger = "heartbeat";
		};
	};

	soc {
    
    
		firmware: firmware {
    
    
			compatible = "raspberrypi,bcm2835-firmware", "simple-bus";
			mboxes = <&mailbox>;
			dma-ranges;

			firmware_clocks: clocks {
    
    
				compatible = "raspberrypi,firmware-clocks";
				#clock-cells = <1>;
			};
		};

		power: power {
    
    
			compatible = "raspberrypi,bcm2835-power";
			firmware = <&firmware>;
			#power-domain-cells = <1>;
		};

		vchiq: mailbox@7e00b840 {
    
    
			compatible = "brcm,bcm2835-vchiq";
			reg = <0x7e00b840 0x3c>;
			interrupts = <0 2>;
		};
	};
};

&gpio {
    
    
	pinctrl-names = "default";

	gpioout: gpioout {
    
    
		brcm,pins = <6>;
		brcm,function = <BCM2835_FSEL_GPIO_OUT>;
	};

	alt0: alt0 {
    
    
		brcm,pins = <4 5 7 8 9 10 11>;
		brcm,function = <BCM2835_FSEL_ALT0>;
	};
};

&i2c0if {
    
    
	status = "okay";
	clock-frequency = <100000>;
};

&i2c0mux {
    
    
	pinctrl-0 = <&i2c0_gpio0>;
	/* pinctrl-1 varies based on platform */
	status = "okay";
};

&i2c1 {
    
    
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&i2c1_gpio2>;
	status = "okay";
	clock-frequency = <100000>;
};

&usb {
    
    
	power-domains = <&power RPI_POWER_DOMAIN_USB>;
};

&vec {
    
    
	power-domains = <&power RPI_POWER_DOMAIN_VEC>;
	status = "okay";
};

&dsi0 {
    
    
	power-domains = <&power RPI_POWER_DOMAIN_DSI0>;
};

&dsi1 {
    
    
	power-domains = <&power RPI_POWER_DOMAIN_DSI1>;
};

  “/”是根节点，每个设备树文件只有一个根节点，两个文件根节点的内容会合并成一个根节点。“leds”、“soc”是子节点。设备树中节点命名格式如下：

node-name@unit-address

  其中“node-name”是节点名字，为 ASCII 字符串，节点名字应该能够清晰的描述出节点的功能，比如“uart1”就表示这个节点是 UART1 外设。“unit-address”一般表示设备的地址或寄存器首地址，如果某个节点没有地址或者寄存器的话“unit-address”可以不要，比如“cpu@0”、

“interrupt-controller@00a01000”。

  我们看到的有节点命名却如下所示：

vchiq: mailbox@7e00b840

  上述命令并不是“node-name@unit-address”这样的格式，而是用“：”隔开成了两部分，“：”前面的是节点标签(label)，“：”后面的才是节点名字，格式如下所示：

label: node-name@unit-address

  引入 label 的目的就是为了方便访问节点，可以直接通过&label 来访问这个节点，比如通过&vchiq就可以访问“mailbox@7e00b840”这个节点，而不需要输入完整的节点名字。
  每个节点都有不同属性，不同的属性又有不同的内容，属性都是键值对，值可以为空或任意的字节流。设备树源码中常用的几种数据形式如下所示：

2.2.1、字符串

  compatible = “gpio-leds”;
  上述代码设置 compatible 属性的值为字符串“gpio-leds”。

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2.2.2、 32 位无符号整数

  reg = <0>;
  上述代码设置 reg 属性的值为 0， reg 的值也可以设置为一组值，比如：
  reg = <0 0x123456 100>;

2.2.3、字符串列表

  属性值也可以为字符串列表，字符串和字符串之间采用“,”隔开，如下所示：
  compatible = “raspberrypi,bcm2835-firmware”, “simple-bus”;
  上述代码设置属性 compatible 的值为“raspberrypi,bcm2835-firmware”和“simple-bus”。

2.3、标准属性

  节点是由一堆的属性组成，节点都是具体的设备，不同的设备需要的属性不同。

2.3.1、 compatible 属性

  compatible 属性的值是一个字符串列表， compatible 属性用于将设备和驱动绑定起来。字符串列表用于选择设备所要使用的驱动程序， compatible 属性的值格式如下所示：

"manufacturer,model"

  其中 manufacturer 表示厂商， model 一般是模块对应的驱动名字。一般驱动程序文件都会有一个 OF 匹配表，此 OF 匹配表保存着一些 compatible 值，如果设备节点的 compatible 属性值和 OF 匹配表中的任何一个值相等，那么就表示设备可以使用这个驱动。

2.3.2、 model 属性

  model 属性值也是一个字符串，一般 model 属性描述设备模块信息，比如名字什么的，比如：
  model = “wm8960-audio”;

2.3.3、 status 属性

  status 属性是和设备状态有关的， status 属性值也是字符串，字符串是设备的状态信息，可选的状态：
  “okay”   表明设备是可操作的。
  “disabled”   表明设备当前是不可操作的，但是在未来可以变为可操作的，比如热插拔设备插入以后。至于 disabled 的具体含义还要看设备的绑定文档。
  “fail”   表明设备不可操作，设备检测到了一系列的错误，而且设备也不大可能变得可操作。
  “fail-sss”   含义和“fail”相同，后面的 sss 部分是检测到的错误内容。

2.3.4、 #address-cells 和#size-cells 属性

  这两个属性的值都是无符号 32 位整形， #address-cells 和#size-cells 这两个属性可以用在任何拥有子节点的设备中，用于描述子节点的地址信息。 #address-cells 属性值决定了子节点 reg 属性中地址信息所占用的字长(32 位)， #size-cells 属性值决定了子节点 reg 属性中长度信息所占的字长(32 位)。 #address-cells 和#size-cells 表明了子节点应该如何编写 reg 属性值，一般 reg 属性都是和地址有关的内容，和地址相关的信息有两种：起始地址和地址长度， reg 属性的格式一为：
  reg = <address1 length1 address2 length2 address3 length3……>
  每个“address length”组合表示一个地址范围，其中 address 是起始地址， length 是地址长度， #address-cells 表明 address 这个数据所占用的字长， #size-cells 表明 length 这个数据所占用的字长，比如:

spi4 {
    
    
    compatible = "spi-gpio";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;

    gpio_spi: gpio_spi@0 {
    
    
      compatible = "fairchild,74hc595";
      reg = <0>;
    };
};
aips3: aips-bus@02200000 {
    
    
    compatible = "fsl,aips-bus", "simple-bus";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    dcp: dcp@02280000 {
    
    
      compatible = "fsl,imx6sl-dcp";
      reg = <0x02280000 0x4000>;
    };
};

  第 3， 4 行，节点 spi4 的#address-cells = <1>， #size-cells = <0>，说明 spi4 的子节点 reg 属性中起始地址所占用的字长为 1，地址长度所占用的字长为 0。
  第 8 行，子节点 gpio_spi: gpio_spi@0 的 reg 属性值为 <0>，因为父节点设置了#addresscells = <1>， #size-cells = <0>，因此 addres=0，没有 length 的值，相当于设置了起始地址，而没有设置地址长度。
  第 14， 15 行，设置 aips3: aips-bus@02200000 节点#address-cells = <1>， #size-cells = <1>，说明 aips3: aips-bus@02200000 节点起始地址长度所占用的字长为 1，地址长度所占用的字长也为 1。
  第 19 行，子节点 dcp: dcp@02280000 的 reg 属性值为<0x02280000 0x4000>，因为父节点设置了#address-cells = <1>， #size-cells = <1>， address= 0x02280000， length= 0x4000，相当于设置了起始地址为 0x02280000，地址长度为 0x40000。

2.3.5、 reg 属性

  reg 属性前面已经提到过了， reg 属性的值一般是(address， length)对。 reg 属性一般用于描述设备地址空间资源信息，一般都是某个外设的寄存器地址范围信息

2.3.6、 ranges 属性

  ranges属性值可以为空或者按照(child-bus-address,parent-bus-address,length)格式编写的数字矩阵， ranges 是一个地址映射/转换表， ranges 属性每个项目由子地址、父地址和地址空间长度这三部分组成：
  child-bus-address：子总线地址空间的物理地址，由父节点的#address-cells 确定此物理地址所占用的字长。
  parent-bus-address： 父总线地址空间的物理地址，同样由父节点的#address-cells 确定此物理地址所占用的字长。
  length： 子地址空间的长度，由父节点的#size-cells 确定此地址长度所占用的字长。
  如果 ranges 属性值为空值，说明子地址空间和父地址空间完全相同，不需要进行地址转换，对于 I.MX6ULL 来说，子地址空间和父地址空间完全相同，因此会在 imx6ull.dtsi中找到大量的值为空的 ranges 属性，如下所示：

	soc {
    
    
		#address-cells = <1>;
		#size-cells = <1>;
		compatible = "simple-bus";
		interrupt-parent = <&gpc>;
		ranges;
		......
		}

  ranges 属性不为空的示例代码如下所示：

soc {
    
    
	compatible = "simple-bus";
	#address-cells = <1>;
 	#size-cells = <1>;
	ranges = <0x0 0xe0000000 0x00100000>;

	serial {
    
    
		device_type = "serial";
		compatible = "ns16550";
		reg = <0x4600 0x100>;
		clock-frequency = <0>;
		interrupts = <0xA 0x8>;
		interrupt-parent = <&ipic>;
	};
};

  第 5 行，节点 soc 定义的 ranges 属性，值为<0x0 0xe0000000 0x00100000>，此属性值指定了一个 1024KB(0x00100000)的地址范围，子地址空间的物理起始地址为 0x0，父地址空间的物理起始地址为 0xe0000000。
  第 10 行， serial 是串口设备节点， reg 属性定义了 serial 设备寄存器的起始地址为 0x4600，寄存器长度为 0x100。经过地址转换， serial 设备可以从 0xe0004600 开始进行读写操作，0xe0004600=0x4600+0xe0000000。