一. 概述

DTS即DeviceTree Source 設備樹源碼,是一種描述硬件的數據結構

以樹狀節點的方式描述一個設備的各種硬件信息細節：CPU、GPIO、時鐘、中斷、內存等，形成類似文本文件dts，直接透過它傳遞給Linux，使得驅動程序與硬件分離，只需要修改dts文件，便能實現需求。設備樹易于擴展，硬件有變動時不需要重新編譯內核或驅動程序，只需要提供不一樣的dtb文件。

以飛凌MX6UL-C為例當需要增刪spi1外設功能時，只需要增刪修改對應dts文件源碼，即可滿足開發需求，方便快捷。

“compatible”屬性是用來匹配驅動的，他的類型是字符串數組，每個字符串表示一種設備的類型，從具體到一般。例如spi控制器節點的屬性”compatible= “fsl,imx51-ecspi”；。字符串fsl,imx51-ecspi為驅動名稱。compatible= "spidev";中spidev為spi對應的驅動配置。

需要增加spi1時將status = "disabled"部分改okay即可

二、設備樹語法

? ? ? ?“/"代表根節點；

　　“model”是板的ID；

　　"compatible"是平臺兼容，一般格式是"manufacturer,model"。內核或者uboot依靠這個屬性找到相對應driver，若"compatible"出現多個屬性，按序匹配driver；

　　“#address-cells”是address的單位(32bit)，可尋址的設備使用它、#size-cells、reg在Device Tree中編碼地址信息，reg中的address 和 length 字段是可變長的，父結點的#address-cells和#size-cells分別決定了子結點的reg屬性的address和length字段的長度。如果root結點的#address-cells = <1>;和#size-cells = <1>;決定了serial、gpio、spi等結點的address和length字段的長度分別為1（reg中描述address和length的字段都只能有1個）。cpus 結點的#address-cells = <1>;和#size-cells = <0>;決定了2個cpu子結點的address為1，而length為空。可以理解為地址需要幾個維度來描述，如片選0的偏移0地址處，就需要#address-cells為2.

“#size-cells”是length的單位(32bit)；

　　"reg"是寄存器，格式是"<address,length>"，作為平臺內存資源，組織形式為reg = <address1 length1 [address2 length2] [address3 length3] ... >，length則為cell的列表或者為空（若#size-cells = 0）

　　"aliase" 是別名，必須節點全稱，可以通過地址引用獲取；

　　”chosen“是板級啟動參數；

　　"cpus"是SOC的CPU信息，可以改變運行頻率或者開關CPU，命名遵循的組織形式為：<name>[@<unit-address>]，多個相同類型設備結點的name可以一樣，只要unit-address不同即可，如本例中含有cpu@0、cpu@1，設備的unit-address地址也經常在其對應結點的reg屬性中給出。

　　"memory"是板級內存的信息。

　　"interrupts"是中斷控制器，根據SOC自定義格式，這里是<輸入類型 中斷號 觸發方式>，作為平臺中斷資源；輸入類型：0是SPI中斷，1是PPI中斷；觸發類型：0上升沿，2下降沿(對SPI無效)，4高電平，8低電平(對SPI無效)，見Documentation\devicetree\bindings\interrupt-controller\arm,gic.txt

　　“interrupt-controller”指示這個節點是中斷控制節點，它的屬性為空，中斷控制器應該加上此屬性表明自己的身份（直接在{}中寫上interrupt-controller即可）

　　“interrupt-cells”與#address-cells 和 #size-cells相似，它表明連接此中斷控制器的設備的interrupts屬性的cell大小

　　"interrupt-parent"設備結點透過它來指定它所依附的中斷控制器的phandle，當結點沒有指定interrupt-parent 時，則從父級結點繼承。

　　"[label:]"如gic: interrupt-controller@1c81000，這個標簽可以作為地址賦值到其他節點的屬性；

　　“device_type":設備類型，尋找節點可以依據這個屬性；

　　"status"是開關節點設備的狀態，取值"okay"或者"ok"表示使能，"disabled"表示失能。

　　“ranges”?經過總線橋后的address往往需要經過轉換才能對應的CPU的memory映射。external-bus的ranges屬性定義了經過external-bus橋后的地址范圍如何映射到CPU的memory區域。ranges是地址轉換表，其中的每個項目是一個子地址、父地址以及在子地址空間的大小的映射。映射表中的子地址、父地址分別采用子地址空間的#address-cells和父地址空間的#address-cells大小。

例如：ranges?=?<0?0??0x10100000???0x10000?將子地址空間的片選0的0偏移地址處映射到地址0x10100000處，映射大小為0x10000 字節 ??

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??1?0??0x10160000???0x10000>;?將子地址空間的片選1的0偏移地址處映射到地址0x10160000處，映射大小為0x10000 字節??

2.1 節點名

理論個節點名只要是長度不超過31個字符的ASCII字符串即可，此外
Linux內核還約定設備名應寫成形如<name>[@<unit_address>]的形式，其中name就是設備名，最長可以是31個字符長度。unit_address一般是設備地址，用來唯一標識一個節點，下面就是典型節點名的寫法

上面的節點名是firmware，節點路徑是/firmware@0203f000,這點要注意，因為根據節點名查找節點的API的參數是不能有"@xxx"這部分的。

2.1.1?chosen節點

chosen節點不描述一個真實設備，而是用于firmware傳遞一些數據給OS，比如bootloader傳遞內核啟動參數給內核

2.1.2 aliases?node

aliases?{i2c6?=?&pca9546_i2c0;i2c7?=?&pca9546_i2c1;i2c8?=?&pca9546_i2c2;i2c9?=?&pca9546_i2c3;};

aliases?node用來定義別名，類似C++中引用。上面是一個在.dtsi中的典型應用，當使用i2c6時，也即使用pca9546_i2c0，使得引用節點變得簡單方便。例：當.dts??include?該.dtsi時，將i2c6的status屬性賦值為okay，則表明該主板上的pca9546_i2c0處于enable狀態；反之，status賦值為disabled，則表明該主板上的pca9546_i2c0處于disenable狀態。如下是引用的具體例子：

&i2c6?{--------------這里&i2c6到底是label還是alias???

status?=?"okay";

};------------------在*.dtsi中大多默認為設備為disable，然后在*.dts中將其enable,進行重寫使能。

2.1.3 memory?node

memory?{device_type?=?"memory";reg?=?<0x00000000?0x20000000>;?/*?512?MB?*/};

對于memory?node，device_type必須為memory，由之前的描述可以知道該memory?node是以0x00000000為起始地址，以0x20000000為結束地址的512MB的空間。

一般而言，在.dts中不對memory進行描述，而是通過bootargs中類似521M@0x00000000的方式傳遞給內核。

?2.2?鍵值對

在設備樹中，鍵值對是描述屬性的方式，比如，Linux驅動中可以通過設備節點中的"compatible"這個屬性查找設備節點。
Linux設備樹語法中定義了一些具有規范意義的屬性，包括：compatible,?address,?interrupt等，這些信息能夠在內核初始化找到節點的時候，自動解析生成相應的設備信息。此外，還有一些Linux內核定義好的，一類設備通用的有默認意義的屬性，這些屬性一般不能被內核自動解析生成相應的設備信息，但是內核已經編寫的相應的解析提取函數，常見的有?"mac_addr"，"gpio"，"clock"，"power"。"regulator"?等等。

2.2.1 compatible

設備節點中對應的節點信息已經被內核構造成struct platform_device。驅動可以通過相應的函數從中提取信息。compatible屬性是用來查找節點的方法之一，另外還可以通過節點名或節點路徑查找指定節點。dm9000驅動中就是使用下面這個函數通過設備節點中的"compatible"屬性提取相應的信息，所以二者的字符串需要嚴格匹配。
在下面的這個dm9000的例子中，我們在相應的板級dts中找到了這樣的代碼塊：

然后我們取內核源碼中找到dm9000的網卡驅動，從中可以發現這個驅動是使用的設備樹描述的設備信息(這不廢話么，顯然用設備樹好處多多)。我們可以找到它用來描述設備信息的結構體，可以看出，驅動中用于匹配的結構使用的compatible和設備樹中一模一樣，否則就可能無法匹配，這里另外的一點是struct of_device_id數組的最后一個成員一定是空，因為相關的操作API會讀取這個數組直到遇到一個空。

2.2.2 address

(幾乎)所有的設備都需要與CPU的IO口相連，所以其IO端口信息就需要在設備節點節點中說明。常用的屬性有

• #address-cells，用來描述子節點"reg"屬性的地址表中用來描述首地址的cell的數量，
• #size-cells，用來描述子節點"reg"屬性的地址表中用來描述地址長度的cell的數量。

有了這兩個屬性，子節點中的"reg"就可以描述一塊連續的地址區域。下例中，父節點中指定了#address-cells = <2>;#size-cells = <1>，則子節點dev-bootscs0中的reg中的前兩個數表示一個地址,即MBUS_ID(0xf0, 0x01)和0x1045C，最后一個數的表示地址跨度，即是0x4

?

2.2.3 Reg屬性

在device?node?中，reg是描述memory-mapped?IO?register的offset和length。子節點的reg屬性address和length長度取決于父節點對應的#address-cells和#size-cells的值。例：

在上述的aips節點中，存在子節點spda。spda中的中reg為<0x70000000?0x40000?>，其0x700000000為address，0x40000為size。這一點在圖3-1下有作介紹。

這里補充的一點是：設備節點的名稱格式node-name@unit-address，節點名稱用node-name唯一標識，為一個ASCII字符串。其中@unit-address為可選項，可以不作描述。unit-address的具體格式和設備掛載在哪個bus上相關。如：cpu的unit-address從0開始編址，以此加1；本例中，aips為0x70000000。

?

2.2.4. ranges屬性

ranges屬性為地址轉換表，這在pcie中使用較為常見，它表明了該設備在到parent節點中所對用的地址映射關系。ranges格式長度受當前節點#address-cell、parent節點#address-cells、當前節點#size-cell所控制。順序為ranges=<前節點#address-cell,?parent節點#address-cells?,?當前節點#size-cell。在本例中，當前節點#address-cell=<1>,對應于⑤中的第一個0x20000000；parent節點#address-cells=<1>，對應于⑤中的第二個0x20000000；當前節點#size-cell=<1>，對應于⑤中的0x30000000。即ahb0節點所占空間從0x20000000地址開始，對應于父節點的0x20000000地址開始的0x30000000地址空間大小。

2.2.5 interrupts

一個計算機系統中大量設備都是通過中斷請求CPU服務的，所以設備節點中就需要在指定中斷號。常用的屬性有

• interrupt-controller?一個空屬性用來聲明這個node接收中斷信號，即這個node是一個中斷控制器。
• #interrupt-cells，是中斷控制器節點的屬性，用來標識這個控制器需要幾個單位做中斷描述符,用來描述子節點中"interrupts"屬性使用了父節點中的interrupts屬性的具體的哪個值。一般，如果父節點的該屬性的值是3，則子節點的interrupts一個cell的三個32bits整數值分別為:<中斷域 中斷 觸發方式>,如果父節點的該屬性是2，則是<中斷 觸發方式>
• interrupt-parent,標識此設備節點屬于哪一個中斷控制器，如果沒有設置這個屬性，會自動依附父節點的
• interrupts,一個中斷標識符列表，表示每一個中斷輸出信號

設備樹中中斷的部分涉及的部分比較多，interrupt-controller表示這個節點是一個中斷控制器，需要注意的是，一個SoC中可能有不止一個中斷控制器，這就會涉及到設備樹中斷組織的很多概念，下面是在文件"arch/arm/boot/dts/exynos4.dtsi"中對exynos4412的中斷控制器(GIC)節點描述：

要說interrupt-parent，就得首先講講Linux設備管理中對中斷的設計思路演變。隨著linux kernel的發展，在內核中將interrupt controller抽象成irqchip這個概念越來越流行，甚至GPIO controller也可以被看出一個interrupt controller chip，這樣，系統中至少有兩個中斷控制器了，另外，在硬件上，隨著系統復雜度加大，外設中斷數據增加，實際上系統可以需要多個中斷控制器進行級聯，形成事實上的硬件中斷處理結構：

在這種趨勢下，內核中原本的中斷源直接到中斷號的方式已經很難繼續發展了，為了解決這些問題，linux kernel的大牛們就創造了irq domain(中斷域)這個概念。domain在內核中有很多，除了irqdomain，還有power domain，clock domain等等，所謂domain，就是領域，范圍的意思，也就是說，任何的定義出了這個范圍就沒有意義了。如上所述，系統中所有的interrupt controller會形成樹狀結構，對于每個interrupt controller都可以連接若干個外設的中斷請求（interrupt source，中斷源），interrupt controller會對連接其上的interrupt source（根據其在Interrupt controller中物理特性）進行編號（也就是HW interrupt ID了）。有了irq domain這個概念之后，這個編號僅僅限制在本interrupt controller范圍內，有了這樣的設計，CPU(Linux 內核)就可以根據級聯的規則一級一級的找到想要訪問的中斷。當然，通常我們關心的只是內核中的中斷號，具體這個中斷號是怎么找到相應的中斷源的，我們作為程序員往往不需要關心，除了在寫設備樹的時候，設備樹就是要描述嵌入式軟件開發中涉及的所有硬件信息，所以，設備樹就需要準確的描述硬件上處理中斷的這種樹狀結構，如此，就有了我們的interrupt-parant這樣的概念：用來連接這樣的樹狀結構的上下級，用于表示這個中斷歸屬于哪個interrupt controller，比如，一個接在GPIO上的按鍵，它的組織形式就是：

中斷源--interrupt parent-->GPIO--interrupt parent-->GIC1--interrupt parent-->GIC2--...-->CPU

有了parant，我們就可以使用一級一級的偏移量來最終獲得當前中斷的絕對編號，這里，可以看出，在我板子上的dm9000的的設備節點中，它的"interrupt-parent"引用了"exynos4x12-pinctrl.dtsi"（被板級設備樹的exynos4412.dtsi包含）中的gpx0節點：

而在gpx0節點中，指定了"#interrupt-cells = <2>;"，所以在dm9000中的屬性"interrupts = <6 4>;"表示dm9000的的中斷在作為irq parant的gpx0中的中斷偏移量，即gpx0中的屬性"interrupts"中的"<0 22 0>"，通過查閱exynos4412的手冊知道，對應的中斷號是EINT[6]。

2.2.6 gpio

gpio也是最常見的IO口，常用的屬性有

• "gpio-controller"，用來說明該節點描述的是一個gpio控制器
• "#gpio-cells"，用來描述gpio使用節點的屬性一個cell的內容，即 `屬性 = <&引用GPIO節點別名 GPIO標號 工作模式>

GPIO的設置同樣采用了上述偏移量的思想，比如下面的這個led的設備書，表示使用GPX2組的第7個引腳：

?

2.3 VALUE

dts描述一個鍵的值有多種方式，當然，一個鍵也可以沒有值

字符串信息

32bit無符號整型數組信息

二進制數數組

字符串哈希表

三. dtb、dtsi、dtb文件作用、關系

dtsi——類似于c語言的頭文件

dts——類似于c語言的源文件

dtb——類似于c語言的編譯產物、二進制文件

由于一個soc可能有多個不同電路板，而每個電路板擁有一個.dts。這些dts勢必會存在許多共同部分，為了減少代碼的冗余，設備樹講這些共同部分提煉保存在.dtsi文件中，供不同的dts共同使用。編譯工具編譯.dts生成的二進制文件(.dtb),uboot在引到內核時，會預先讀取.dtb到內存，進而由內核解析，系統啟動

1.編譯設備樹：cd linux-x.xx &?make dtbs，生成的dtb在目錄linux-x.xx/arch/xxx/boot/dts下

2.反編譯dtb，生成dts: linux-x.xx/scripts/dtc/dtc -I dtb -O dts xxxx.dtb -o xxxx.dts?

3.將.dts編譯為.dtb的工具。DTC的源代碼位于內核的scripts/dtc目錄，在Linux內核使能了Device Tree的情況下，編譯內核的時候主機工具dtc會被編譯出來，對應scripts/dtc/Makefile中的“hostprogs-y := dtc”這一hostprogs編譯target。
? 在Linux內核的arch/arm/boot/dts/Makefile中，描述了當某種SoC被選中后，哪些.dtb文件會被編譯出來。

在Linux下，我們可以單獨編譯Device Tree文件。當我們在Linux內核下運行make dtbs時，若我們之前選擇了ARCH_VEXPRESS，上述.dtb都會由對應的.dts編譯出來。因為arch/arm/Makefile中含有一個dtbs編譯target項目。

4..dtb是.dts被DTC編譯后的二進制格式的Device Tree描述，可由Linux內核解析。通常在我們為電路板制作NAND、SD啟動image時，會為.dtb文件單獨留下一個很小的區域以存放之，之后bootloader在引導kernel的過程中，會先讀取該.dtb到內存。

5.對于Device Tree中的結點和屬性具體是如何來描述設備的硬件細節的，一般需要文檔來進行講解，文檔的后綴名一般為.txt。這些文檔位于內核的Documentation/devicetree/bindings目錄，其下又分為很多子目錄。

四. 設備樹/驅動移植實例

設備樹就是為驅動服務的，配置好設備樹之后還需要配置相應的驅動才能檢測配置是否正確。比如dm9000網卡，就需要首先將示例信息掛接到我們的板級設備樹上，并根據芯片手冊和電路原理圖將相應的屬性進行配置，再配置相應的驅動。需要注意的是，dm9000的地址線一般是接在片選線上的，所以設備樹中就應該歸屬與相應片選線節點，我這里用的exynos4412，接在了bank1，所以是"<0x50000000 0x2 0x50000004 0x2>"
最終的配置結果是：

勾選相應的選項將dm9000的驅動編譯進內核。

make menuconfig [*] Networking support --->Networking options ---><*> Packet socket<*>Unix domain sockets [*] TCP/IP networking[*] IP: kernel level autoconfiguration Device Drivers --->[*] Network device support --->[*] Ethernet driver support (NEW) ---><*> DM9000 support File systems --->[*] Network File Systems (NEW) ---><*> NFS client support[*] NFS client support for NFS version 3[*] NFS client support for the NFSv3 ACL protocol extension[*] Root file system on NFS

執行make uImage;make dtbs,tftp下載，成功加載nfs根文件系統并進入系統，表示網卡移植成功

?

參考文獻：

• ?Linux設備樹語法詳解
• 初識linux設備樹
• Device Tree機制
• Linux設備樹(1)——先前總結
• Linux設備樹(2)——設備樹格式和使用
• Linux設備樹(3)——Linux內核對設備樹的處理
• Linux設備樹詳解(一) 基礎知識
• Linux設備樹詳解(二)文件構成
• Linux設備樹詳解(三)u-boot設備樹的傳遞
• Linux設備樹詳解(四)kernel的解析
• Linux設備樹詳解(五)設備樹的使用
• Linux設備驅動程序學習（十六）——Linux設備樹解析
• 【Device Tree】設備樹(一)——GPIO

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Zynq SOC学习笔记之设备树的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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