简介
由来
platform的弊端：假如soc不变，我们每换一个平台，都要修改C文件，并且还要重新编译。
- 而且会在
arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx下面留下大量的关于板级细节的代码。 - 这些代码相对于
Linux内核来说就是垃圾代码。
设备树的引入是为了剔除相对于内核的垃圾代码。
- 用设备树文件来描述这些设备信息，也就是代替
device.c文件，platform匹配上基本不变。 - 使用设备树不仅可以去掉大量“垃圾代码”，并且采用文本格式，方便阅读和修改。
- 如果需要修改部分资源，我们也不用在重新编译内核了，只需要把设备树源文件编译成二进制文件，在通过
bootloader传递给内核。 - 内核在对其进行解析和展开得到一个关于硬件的拓扑图。我们通过内核提供的接口获取设备树的节点和属性就可以。
- 即内核对于同一
soc的不同主板，只需更换设备树文件dtb即可实现不同主板的无差异支持，而无需更换内核文件。
设备树定义
Device Tree是一种描述硬件的数据结构，由一系列被命名的节点（node）和属性（property）组成
- 节点本身可包含子节点。
- 所谓属性，其实就是成对出现的
name和value。
- 在
Device Tree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，Clock控制器和Clock使用情况。 - 设备树基本上就是画一棵电路板上由
CPU、总线、设备组成的树，Bootloader会将这棵树传递给内核 - 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。
DTS 、DTC 和 DTB
文件
.dts是一种ASCII文件格式设备树描述，在Linux中，一个.dts文件对应一个ARM设备，一般放置在arch/arm/boot/dts目录下。
dtb文件是dts文件被编译后生成的二进制文件，由Linux内核解析- 有了设备树文件就可以在不改动
Linux内核的情况下，对不同的平台实现无差异的支持，只需更换相应的dts文件。 dtc是将dts编译为dtb的工具。在Linux内核下可以单独编译设备树文件
| 名称 | .dts | ⇒dtc⇒ | .dtb |
|---|---|---|---|
| 类型 | ascii文件 | 编译工具 | 二进制文件 |
在内核源码
/linux/linux-imx/arch/arm64/boot/dts/freescale/Makefile中可以看出，当选中某一个选项后，所有使用到设备树文件会被编译为.dtb。
- 如果我们配置新的开发板，只需要新建一个此开发板对应的
.dts文件，然后将对应的.dtb文件名添加到dtb- $(CONFIG_ARCH_ROCKCHIP)下，这样在编译设备树的时候就会将对应的.dts编译为二进制的.dtb文件。
DTS 设备树语法结构
- 一般情况下，我们不会从头编写一个完整的
dts文件，SOC厂商一般会直接提供一个有着基本框架的dts文件，当需要添加自己的板子设备树文件时，基于厂商提供的dts文件修改即可。所以我们要了解dts设备树文件的语法，这样我们才清楚如何添加我们自己的设备。
dtsi头文件
device tree source include(dtsi)是更通用的设备树代码，也就是相同芯片但不同平台都可以使用的代码。
- 由于一个
SOC可能对应多个ARM设备，这些dts文件势必包含许多共同的部分，Linux内核为了简化，把SOC公用的部分或者多个设备共同的部分提炼为.dtsi文件，类似于C语言的头文件。 .dtsi文件也可以包含其他的.dtsi。#include "imx8mm-evk.dtsi"用#include关键字来引用了imx8mm-evk.dtsi文件，也可以像C语言那样来引用.h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。 - 例如
fsl-imx8mm.dtsi就是描述iMX8MM这个SOC内部外设情况信息
#include "fsl-imx8-ca53.dtsi"
#include <dt-bindings/clock/imx8mm-clock.h>
#include <dt-bindings/gpio/gpio.h>
#include <dt-bindings/input/input.h>
#include <dt-bindings/interrupt-controller/arm-gic.h>
#include <dt-bindings/pinctrl/pins-imx8mm.h>
#include <dt-bindings/thermal/thermal.h>
/ {
compatible = "fsl,imx8mm";
interrupt-parent = <&gpc>;
#address-cells = <2>;
#size-cells = <2>;
aliases {
ethernet0 = &fec1;
i2c0 = &i2c1;
i2c1 = &i2c2;
i2c2 = &i2c3;
i2c3 = &i2c4;
serial0 = &uart1;
serial1 = &uart2;
serial2 = &uart3;
gpio0 = &gpio1;
gpio1 = &gpio2;
gpio2 = &gpio3;
gpio3 = &gpio4;
gpio4 = &gpio5;
spi0 = &flexspi0;
usb0 = &usbotg1;
usb1 = &usbotg2;
};
cpus {
idle-states {
entry-method = "psci";
CPU_SLEEP: cpu-sleep {
compatible = "arm,idle-state";
arm,psci-suspend-param = <0x0010033>;
local-timer-stop;
entry-latency-us = <1000>;
exit-latency-us = <700>;
min-residency-us = <2700>;
wakeup-latency-us = <1500>;
};
};
};
memory@40000000 {
device_type = "memory";
reg = <0x0 0x40000000 0 0x80000000>;
};
reserved-memory {
#address-cells = <2>;
#size-cells = <2>;
ranges;
/* global autoconfigured region for contiguous allocations */
linux,cma {
compatible = "shared-dma-pool";
reusable;
size = <0 0x28000000>;
alloc-ranges = <0 0x40000000 0 0x80000000>;
linux,cma-default;
};
};
gic: interrupt-controller@38800000 {
compatible = "arm,gic-v3";
reg = <0x0 0x38800000 0 0x10000>, /* GIC Dist */
<0x0 0x38880000 0 0xC0000>; /* GICR (RD_base + SGI_base) */
#interrupt-cells = <3>;
interrupt-controller;
interrupts = <GIC_PPI 9 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
interrupt-parent = <&gic>;
};
timer {
compatible = "arm,armv8-timer";
interrupts = <GIC_PPI 13 (GIC_CPU_MASK_SIMPLE(6) | IRQ_TYPE_LEVEL_LOW)>, /* Physical Secure */
<GIC_PPI 14 (GIC_CPU_MASK_SIMPLE(6) | IRQ_TYPE_LEVEL_LOW)>, /* Physical Non-Secure */
<GIC_PPI 11 (GIC_CPU_MASK_SIMPLE(6) | IRQ_TYPE_LEVEL_LOW)>, /* Virtual */
<GIC_PPI 10 (GIC_CPU_MASK_SIMPLE(6) | IRQ_TYPE_LEVEL_LOW)>; /* Hypervisor */
clock-frequency = <8000000>;
interrupt-parent = <&gic>;
};
clocks {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
osc_32k: clock@0 {
compatible = "fixed-clock";
reg = <0>;
#clock-cells = <0>;
clock-frequency = <32768>;
clock-output-names = "osc_32k";
};
osc_24m: clock@1 {
compatible = "fixed-clock";
reg = <1>;
#clock-cells = <0>;
clock-frequency = <24000000>;
clock-output-names = "osc_24m";
};
clk_ext1: clock@2 {
compatible = "fixed-clock";
reg = <3>;
#clock-cells = <0>;
clock-frequency = <133000000>;
clock-output-names = "clk_ext1";
};
clk_ext2: clock@3 {
compatible = "fixed-clock";
reg = <4>;
#clock-cells = <0>;
clock-frequency = <133000000>;
clock-output-names = "clk_ext2";
};
clk_ext3: clock@4 {
compatible = "fixed-clock";
reg = <5>;
#clock-cells = <0>;
clock-frequency = <133000000>;
clock-output-names = "clk_ext3";
};
clk_ext4: clock@5 {
compatible = "fixed-clock";
reg = <6>;
#clock-cells = <0>;
clock-frequency= <133000000>;
clock-output-names = "clk_ext4";
};
};
mipi_pd: gpc_power_domain@0 {
compatible = "fsl,imx8mm-pm-domain";
#power-domain-cells = <0>;
domain-id = <0>;
domain-name = "MIPI_PD";
};
pcie0_pd: gpc_power_domain@1 {
compatible = "fsl,imx8mm-pm-domain";
#power-domain-cells = <0>;
domain-id = <1>;
domain-name = "PCIE0_PD";
};
usb_otg1_pd: gpc_power_domain@2 {
compatible = "fsl,imx8mm-pm-domain";
#power-domain-cells = <0>;
domain-id = <2>;
domain-name = "USB_OTG1_PD";
};
usb_otg2_pd: gpc_power_domain@3 {
compatible = "fsl,imx8mm-pm-domain";
#power-domain-cells = <0>;
domain-id = <3>;
domain-name = "USB_OTG2_PD";
};
gpu_2d_pd: gpc_power_domain@4 {
compatible = "fsl,imx8mm-pm-domain";
#power-domain-cells = <0>;
domain-id = <4>;
domain-name = "GPU_2D_PD";
};
gpu_mix_pd: gpc_power_domain@5 {
compatible = "fsl,imx8mm-pm-domain";
#power-domain-cells = <0>;
domain-id = <5>;
domain-name = "GPU_MIX_PD";
};
vpu_mix_pd: gpc_power_domain@6 {
compatible = "fsl,imx8mm-pm-domain";
#power-domain-cells = <0>;
domain-id = <6>;
domain-name = "VPU_MIX_PD";
};
disp_mix_pd: gpc_power_domain@7 {
compatible = "fsl,imx8mm-pm-domain";
#power-domain-cells = <0>;
domain-id = <7>;
domain-name = "DISP_MIX_PD";
};
vpu_g1_pd: gpc_power_domain@8 {
compatible = "fsl,imx8mm-pm-domain";
#power-domain-cells = <0>;
domain-id = <8>;
domain-name = "VPU_G1_PD";
};
vpu_g2_pd: gpc_power_domain@9 {
compatible = "fsl,imx8mm-pm-domain";
#power-domain-cells = <0>;
domain-id = <9>;
domain-name = "VPU_G2_PD";
};
vpu_h1_pd: gpc_power_domain@10 {
compatible = "fsl,imx8mm-pm-domain";
#power-domain-cells = <0>;
domain-id = <10>;
domain-name = "VPU_H1_PD";
};
gpio1: gpio@30200000 {
compatible = "fsl,imx8mm-gpio", "fsl,imx35-gpio";
reg = <0x0 0x30200000 0x0 0x10000>;
interrupts = <GIC_SPI 64 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
<GIC_SPI 65 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;
interrupt-controller;
#interrupt-cells = <2>;
};
gpio2: gpio@30210000 {
compatible = "fsl,imx8mm-gpio", "fsl,imx35-gpio";
reg = <0x0 0x30210000 0x0 0x10000>;
interrupts = <GIC_SPI 66 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
<GIC_SPI 67 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;
interrupt-controller;
#interrupt-cells = <2>;
};
gpio3: gpio@30220000 {
compatible = "fsl,imx8mm-gpio", "fsl,imx35-gpio";
reg = <0x0 0x30220000 0x0 0x10000>;
interrupts = <GIC_SPI 68 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
<GIC_SPI 69 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;
interrupt-controller;
#interrupt-cells = <2>;
};
..................设备节点信息
设备树从根节点开始，每个设备都是一个节点。
- 根节点就相当于树根。节点和节点之间可以互相嵌套，形成父子关系。
- 设备的属性用
key-value对(键值对)来描述，每个属性用分号结束。
设备树结构模板
/ {
node1 {
a-string-property = "A string";
a-string-list-property = "first string", "second string";
a-byte-data-property = [0x01 0x23 0x34 0x56];
child-node1 {
first-child-property;
second-child-property = <1>;
a-string-property = "Hello, world";
};
child-node2 {
};
};
node2 {
an-empty-property;
a-cell-property = <1 2 3 4>;
child-node1 {
};
};
};- 一个单独的根节点：
/ - 两个子节点：
node1和node2 - 两个
node1的子节点：“child-node1”和“child-node2” - 一些分散在树里的属性，属性是最简单的键-值对，它的值可以为空或者包含一个任意的字节流。
设备树源文件中仍有几个基本的数据表示形式
/ {
*节点示例*
node1 {
*文本字符串*
a-string-property = "A string";
*cells*
cell-property = <0xbeef 123 0xabcd1234>;
*二进制数据*
binary-property = [0x01 0x23 0x45 0x67];
*混合数据*
mixed-property = "a string", [0x01 0x23 0x45 0x67], <0x12345678>;
*字符串列表*
string-list = "red fish", "blue fish";
};
};- 文本字符串 (
a-string-property)：表示一个简单的字符串。 - Cells (
cell-property)：表示一系列的32位无符号整数。 - 二进制数据 (
binary-property)：表示一组二进制数据。 - 混合数据 (
mixed-property)：包含字符串、二进制数据和整数的组合。 - 字符串列表 (
string-list)：表示一个由逗号分隔的字符串列表。
设备节点及lable命名
- 格式：
<名称>[@<设备地址>] <设备地址>就是用来访问该设备的基地址。但并不是说在操作过程中来描述一个地址，主要用来区分用。- 同一级的节点只要地址不一样，名字是可以不唯一的。
- 设备地址是一个可选选项。
- 节点路径必须使用完整路径，可以使用别名来简化书写：
别名：<名称>[@<设备地址>]，后续直接通过别名访问。 - 一般是通过引用向节点中添加内容
&uart8 {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_uart8>;
status = "okay";
};注意事项：编译设备树的时候，相同的节点的不同属性信息都会被合并，相同节点的相同的属性会被重写
- 使用引用可以避免四处找节点。如
dts和dtsi里面都有根节点，但最终会合并成一个根节点。
标准属性
address-cells和size-cells属性- 不同的平台，不同的总线，地址位长度可能不同，规范规定一个
32位的长度为一个cell。 #address-cells属性用来表示总线地址需要几个cell表示，该属性本身是u32类型的。#size-cells属性用来表示子总线地址空间的长度需要几个cell表示，属性本身的类型也是u32。- 这两个属性不可以继承，未定义这两个属性的时候，不会继承更高一级父节点的设置
- 内核默认认为
#address-cells为2，#size-cells为1。
spi4 { // 主节点 spi4
compatible = "spi-gpio"; // 兼容性字符串，指示这是一个 SPI GPIO 设备
#address-cells = <1>; // 地址由一个32位单元表示
#size-cells = <0>; // 由于是 SPI 设备，不需要指定大小
gpio_spi: gpio_spi@0 { // 子节点 gpio_spi
compatible = "fairchild,74hc595"; // 兼容性字符串，指示这是一个特定的 SPI 设备
reg = <0>; // SPI 设备的地址，这里用一个单元表示
};
};
aips3: aips-bus@02200000 { // 主节点 aips-bus
compatible = "fsl,aips-bus", "simple-bus"; // 兼容性字符串，指示这是一个 AIPS 总线设备
#address-cells = <1>; // 地址由一个32位单元表示
#size-cells = <1>; // 大小也由一个32位单元表示
dcp: dcp@02280000 { // 子节点 dcp
compatible = "fsl,imx6sl-dcp"; // 兼容性字符串，指示这是一个特定的 DCP 设备
reg = <0x02280000 0x4000>; // 地址为 0x02280000，大小为 0x4000
};
};reg属性
reg属性用来表示节点地址资源的，比如常见的就是寄存器的起始地址及大小。要想表示一块连续地址，必须包含起始地址和空间大小两个参数，如果有多块地址，那么就需要多组这样的值表示。
- 对于
reg属性，每个元素是一个二元组，包含起始地址和大小。 - 地址和大小用几个 u32 表示呢？由父节点的
address-cells和size-cells属性决定。
uart1: serial@02020000 { // 主节点 uart1
compatible = "fsl,imx6ul-uart", // 兼容性字符串，指示这是一个 Freescale i.MX6 UltraLite UART 设备
"fsl,imx6q-uart", // 兼容性字符串，指示这是一个 Freescale i.MX6 Quad UART 设备
"fsl,imx21-uart"; // 兼容性字符串，指示这是一个 Freescale i.MX21 UART 设备
reg = <0x02020000 0x4000>; // 地址为 0x02020000，大小为 0x4000
interrupts = <GIC_SPI 26 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; // 中断信息，使用 GIC_SPI 中断控制器，中断号为 26，触发方式为高电平
clocks = <&clks IMX6UL_CLK_UART1_IPG>, // IPG 时钟，引用名为 clks 的时钟节点
<&clks IMX6UL_CLK_UART1_SERIAL>; // 串行时钟，引用名为 clks 的时钟节点
clock-names = "ipg", "per"; // 时钟名称，分别为 IPG 时钟和 PER 时钟
status = "disabled"; // 设备状态为禁用
};compatible属性
compatible属性是操作系统用来决定设备和驱动绑定的关键因素。
- 设备树中的每个表示一个设备的节点都需要一个
compatible属性 compatible属性也叫做兼容性属性，属性的值是一个字符串列表，用于表示是何种设备，可以在代码中进行匹配。
compatible = "manufacturer,model"；- 例
sound节点的compatible属性值如下：
compatible = "fsl,imx6ul-evk-wm8960","fsl,imx-audio-wm8960";- 属性值有两个，分别为
fsl,imx6ul-evk-wm8960和fsl,imx-audio-wm8960，其中fsl表示厂商是 飞思卡尔，imx6ul-evk-wm8960和imx-audio-wm8960表示设备驱动的名字。 sound这个设备首先使用第一个兼容值在Linux内核里面查找，看看能不能找到与之匹配的驱动文件，如果没有找到的话就使用第二个兼容值查找，直到找到或者查找完整个Linux内核也没有找到对应的驱动。
status属性
status属性用来表示节点的状态，其实就是硬件的状态，用字符串表示。
okay表示硬件正常工作disable表示当前硬件不可用fail表示因为出错不可用fail-sss表示某种原因出错不可用，sss表示具体出错的原因。- 实际中，基本只用
okay和disabl。