Zephyr,设备树概述

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前言

Zephyr 使用设备树来描述其支持的板型上可用的硬件,以及该硬件的初始配置。

有两种类型的设备树输入文件:设备树源码设备树绑定 。这里的 设备树源码 即设备树本身;设备树绑定 则描述了设备树的内容,包括数据类型。[构建系统] 使用设备树源码和绑定来生成一个 C 头文件。这一过程让你最终可以通过 devicetree.h API 获取你设备树中的信息。

这是该流程的概览:
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所有 Zephyr 和应用程序源代码文件都可以引入并使用 devicetree.h 。

一般来说,如果 Zephyr 源码中以 DT_ 开头的宏,它就可能是定义在 devicetree.h 中的宏。
生成的 C 头文件也包含以 DT_ 开头的宏。

设备树中定义的一些信息可通过 Kconfig 生成的 CONFIG_ 宏获得。这通常是为了向后兼容,因为 Zephyr 使用 Kconfig 的时间超过了设备树,并且仍在将一些信息从 Kconfig 转换为设备树。

Zephyr 还允许 Kconfig 重写从设备树获取的默认值。


什么是设备树?

顾名思义,设备树就是一个树状结构。这一结构的具备可读性的格式称为 DTS 文件(用于设备树源码),这一文件格式定义在 设备树规范 中。

这是一个示例 DTS 文件:

/dts-v1/;

/ {
   
   
        a-node {
   
   
                subnode_nodelabel: a-sub-node {
   
   
                        foo = <3>;
                        label = "SUBNODE";
### 设备树(Device Tree)概述 设备树是一种数据结构,用于描述硬件系统的组成和特性[^2]。它充当了硬件与操作系统之间的一种桥梁,使得操作系统的驱动程序能够动态识别并适配不同的硬件配置。这种设计方式显著提高了软件的可移植性和灵活性。 #### 1. 设备树的作用 设备树的主要作用是将硬件信息从内核代码中分离出来,从而实现硬件抽象化。这不仅减少了内核对特定硬件的依赖,还简化了跨平台开发的工作量[^3]。具体来说,设备树提供了以下功能: - 描述硬件资源,如内存映射、中断控制器、GPIO 配置等。 - 定义硬件间的连接关系。 - 提供一种标准化的方式让操作系统了解底层硬件架构。 --- ### 设备树的基本概念 #### 1.1 文件格式 设备树通常以 `.dts` 或 `.dtsi` 文件形式存在[^4]。其中: - **`.dts`** 是设备树源文件,包含了具体的硬件描述。 - **`.dtsi`** 类似于 C 语言中的头文件,可以被多个 `.dts` 文件共享,减少重复定义。 这些文本文件经过 `dtc` 编译器处理后会生成二进制格式的 `.dtb` 文件,最终由引导加载程序(如 U-Boot)解析并将相关信息传递给 Linux 内核[^3]。 #### 1.2 基本语法 以下是设备树的一些核心概念和语法规则: - **节点(Node)**: 表示一个硬件实体或子系统,例如 CPU、UART 等。 - **属性(Property)**: 节点的具体参数,比如地址范围、时钟频率等。 - **标签(Label)**: 方便引用某个节点或其属性。 下面是一个简单的例子: ```dts /dts-v1/; /plugin/; / { model = "Example Device"; compatible = "example,device"; cpus { #address-cells = <1>; #size-cells = <0>; cpu@0 { device_type = "cpu"; compatible = "arm,cortex-a9"; reg = <0>; }; }; serial@10000000 { compatible = "ns16550a"; reg = <0x10000000 0x100>; interrupts = <17>; }; }; ``` 在这个例子中: - `/ { ... }` 表示根节点。 - `cpus` 和 `serial@10000000` 是两个子节点。 - 属性如 `compatible`, `reg`, 和 `interrupts` 描述了对应的硬件特征。 --- ### Zephyr RTOS 中的设备树使用方法 在 Zephyr RTOS 中,设备树主要用于描述目标板上的外设和其他硬件资源[^1]。以下是几个关键步骤: #### 2.1 创建设备树文件 根据目标硬件创建一个新的 `.dts` 文件,并确保该文件位于项目的指定目录下。例如: ```bash boards/arm/my_board/my_board.dts ``` #### 2.2 添加必要的硬件描述 编辑 `.dts` 文件以包含所需的硬件模块。例如,如果需要支持 UART,则可以在设备树中添加如下内容: ```dts &uart0 { status = "okay"; current-speed = <115200>; }; ``` #### 2.3 使用 Kconfig 进行配置 Zephyr 支持通过 Kconfig 将设备树中的某些字段转换为编译选项。这样可以让应用程序更方便地访问硬件信息。 #### 2.4 构建项目 运行构建工具链来生成相应的头文件和二进制文件。完成后,Zephyr 就可以根据设备树的内容初始化硬件资源。 --- ### 总结 设备树作为一种灵活且强大的机制,在现代嵌入式开发中扮演着重要角色。无论是 Linux 内核还是 Zephyr RTOS,都广泛采用了这一技术来解决硬件多样性带来的挑战。掌握设备树的基础知识以及其在不同环境下的应用技巧对于从事嵌入式开发的技术人员至关重要。 ---
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