设备树引入

一、设备树的基本知识

1、什么是设备树？为什么会有设备树？

2011年，Linux之父Linus Torvalds发现这个问题后，就通过邮件向ARM-Linux开发社区发了一封邮件，不禁的发出了一句“This whole ARM thing is a f*cking pain in the ass”。之后ARM Linux社区引入了设备树。为什么LinusTorvalds会爆粗口呢?
平台总线模型是把驱动分成了俩个部分，一部分是device，一部分是driver，设备信息和驱动分离这个设计非常的好。device部分是描述硬件的。一般device部分的代码会放在内核源码中arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx下面。但是随着Linux支持的硬件越来越多，在内核源码下关于硬件描述的代码也越来越多。并且每修改一下就要编译一次内核。长此以往Linux内核里面就存在了大量“垃圾代码”，而且非常多，这里说的“垃圾代码”是关于对硬件描述的代码。从长远看，这些代码对Linux内核本身并没有帮助，所以相当于Linux内核是“垃圾代码”。但是并不是说平台总线这种方法不好。

为了解决这个问题，设备树就被引入到了Linux上。使用设备树来剔除相对内核来说的“垃圾代码”，既用设备树来描述硬件信息，用来替代原来的device部分的代码。虽然用设备树替换了原来的device部分，但是平台总线模型的匹配和使用基本不变。并且对硬件修改以后不必重新编译内核。直接需要将设备树文件编译成二进制文件，在通过bootloader传递给内核即可。

所以设备树就是用来描述硬件资源的文件。

2、设备树的基本概念

①为什么叫设备树?

设备树是描述硬件的文本文件，因为语法结构像树一样。所以叫设备树.

如下图：

②基本名词解释

<1>DT：DeviceTree //设备树
<2>FDT：Flattened Device Tree //开放设备树，起源于OpenFirmware(OF)
<3>DTS：DeviceTree source的缩写 //设备树源码
<4>DTSI：DeviceTree sourcein Clude的缩写 //通用的设备树源码
<5>DTB：DeviceTree Blob的缩写 //编译设备树源码得到的文件
<6>DTC：DeviceTree Compiler的缩写 //设备树编译器

DTS、DTSI、DTC、DTB之间的关系：

Linux内核通过读取设备树的描述文件（通常是.dtb或.dts文件），来构建一个内存中的表示，内核和驱动程序则使用这个表示来识别和配置硬件设备。设备树文件在编译时从设备树源文件（.dts）转换成二进制形式（.dtb），然后通常被包含在内核映像或者作为独立文件提供给引导加载程序

补充：

dts

dts文件是一种ASCII文本格式的设备树描述文件，此文件适合人类阅读，主要是给用户看的。硬件的相应信息都会写在.dts为后缀的文件中，每一款硬件可以单独写一份xxxx.dts，一般在Linux源码中存在大量的dts文件，对于 arm 架构可以在arch/arm/boot/dts找到相应的dts。对于rk3399开发板arch/arm/boot/dts/rk3399-nanopi4-common.dtsi中一般会包含一个公共部分的dtsi文件，如下：#include "rk3399-nanopi4-rkisp1.dtsi"

dtsi

对于一些相同的dts配置可以抽象到dtsi文件中，然后类似于 C 语言的方式可以include到dts文件中

二、编译设备树 (DTC编译器的使用)

DTC编译器命令格式：

编译设备树:dtc -I dts -O dtb -o xxx.dtb xxx.dts
反编译设备树:dtc -I dtb -O dts -o xxx.dts xxx.dtb

三、设备树的基本语法

1、设备树根节点

根节点是设备树必须要包含的节点。根节点的名字是/。

/dts-v1/; //第一行表示dts文件的版本
/{ //根节点
};

2、设备树子节点格式

格式：

label: node-name @unit-address{
properties definitions
child nodes

}；

举例：

nodel{                        //子节点，节点名称为nodel
        nodel_child{                //子子节点，节点名称为nodel_child

        }
};

注意：同级节点下节点名称不能相同。不通级节点名称可以相同

3、节点名称

在对节点进行命名的时候，一般要体现设备的类型，比如网口一般命名成ethernet，串口一般命名成uart，对于名称一般要遵循下面的命令格式。
格式：标签：名称@<设备地址>
其中，[标签]和[@<设备地址>]是可选项，<名称>是必选项。另外，这里的设备地址没有实际意义，只是让节点名称更人性化，更方便阅读。
举例:
uart: serial@02288000
其中，uart就是这个节点标签，也叫别名，serial@02288000就是节点名称。

4、reg属性

reg属性可以来描述地址信息。比如寄存器的地址。
reg属性的格式如下：
reg =<address1 length1 address2 length2 address3 length3...>
举例：
reg= <0x02200000 0x4000>;
例
reg= <x022000000x4000
0x02205000 0x4000>;

5、#address-cell和#size-cells属性

#address-cell和#size-cells用来描述子节点中的reg信息中的地址和长度信息
举例:

nodel{
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;
   nodel-child {
reg = <0>;

        }；

}；

6、model属性

model属性的值是一个字符串，一般用model描述一些信息。比如设备的名称，名字等。
举例1:
model ="wm8960-audio”;
举例2:
model = "This is Linux board";

7、status属性

status属性是和设备的状态有关系的，status的属性值是字符串。属性值有下面几个状态可选：

8、compatible属性

compatible属性是非常重要的一个属性。compatible是用来和驱动进行匹配的，匹配成功以后
会执行驱动中的probe函数。
举例：
compatible ="xunwei”, "xunwei-board";
在匹配的时候会先使用第一个值xunwei进行匹配，如果没有就会使用第二个值xunwei-board进行匹配。

示例：

9、设备树特殊节点

aliases

特殊节点aliases用来定义别名。定义别名的目的就是为了方便引用节点。当然，除了使用aliases来命名别用，也可以在对节点命名的适合添加标签来命名别名。
举例:

aliases{
        mmc0 = &sdmmc0;
        mmcl = &sdmmcl;
        mmc2 = &sdhci;
        serial0 ="/simple@fe000000/serial@llc500”;

};

chosen

chosen节点用来uboot给内核传递参数。重点是bootargs参数。chosen节点必须是根节点的子节点。
举例：

chosen{
bootargs = "root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.1 console=ttyS0,115200”;

}

device_type属性

在某些设备树文件中，可以看到device_type属性，device_type属性的值是字符串，只用于cpu节点或者memory节点进行描述。
举例1：

memory@30000000{
device_type =“memory”;
reg =<0x30000000 0x4000000>;

举例2:

cpu1: cpu@1{
        device_type = "cpu”;
        compatible = "arm,cortex-a35″, "arm, armv8”;
        reg = <0x0 0x1>;

}；

自定义属性

设备树中规定的属性有时候并不能满足我们的需求，这时候我们可以自定义属性。
举例：

自定义一个管脚标号的属性pinnum。
pinnum = <0 1 2 3 4>;

示例：

四、DTS基本框架

设备树由一系列被命名的节点（Node）和属性（Property）组成，而节点本身可包含子节点。在设备树中，可描述的信息包括：

·  CPU的数量和类别。

·  内存基地址和大小。

·  总线和桥。

·  外设连接。

·  中断控制器和中断使用情况。

·  GPIO控制器和GPIO使用情况。

·  时钟控制器和时钟使用情况。

基本上就是画一棵电路板上CPU、总线、设备组成的树，Bootloader会将这棵树传递给内核，然后内核可以识别这棵树，并根据它展开出Linux内核中的platform_device、i2c_client、spi_device等设备，而这些设备用到的内存、IRQ等资源，也被传递给了内核，内核会将这些资源绑定给展开的相应的设备。

//一级节点：会展开成platfor_device

//内核会把这个节点展开成平台设备，设备名是ff720000.xyd-leds

补充：增加设备树属性信息，可以自动生成设备端代码。

对平台设备驱动模型来说，平台设备代码（platform_device.c）不需要实现，被设备树中设备文件所替代了。

如何添加设备树？

以rk3399作为例子

kernel-rockchip-nanopi4-linux-v4.4.y/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399-nanopi4-common.dtsi

需要添加的硬件资源：

xyd-leds@FF720000{

     compatible="xyd-rk3399-leds";

     reg=<0x0 0xFF720000 0x0 0x10000>;

     reg-names="gpio0-reg-for-leds";

     led-total=<1>;

    };