Device-tree 写法

最新推荐文章于 2025-03-30 18:22:53 发布

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分类专栏： device-tree 文章标签： device-tree node address-cell linux 设备树

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Device-tree

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Notice: 本博主查看了device-tree的相关资料觉得链接博主讲的非常详细，所以摘录过来，方便查看。

转载博主链接：https://blog.youkuaiyun.com/hpu11/article/details/54965020

转载博主链接：https://docs.oracle.com/cd/E38902_01/html/E38873/kernelovr-64300.html

参考链接：http://blog.51cto.com/jiangniu/2068560

英文翻译链接：https://elinux.org/Device_Tree_Usage#Notes

------------------------------------------------------------------------------------------------------

基本数据格式

设备树是一个由节点及属性组成的简单树结构。属性是基于key-value对的，节点则可以包含子节点

以及属性。如，下面这个树就是一个典型结构：

——————————————————————————————

/ {

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>; /* each number (cell) is a uint32 */

child-node1 {

};

——————————————————————————————

这颗树显然没什么实际用途，因为它没有描述任何有意义的内容，但是，我们通过它可以了解什么

是属性，什么是节点。这颗树可以解读如下：

一个根节点： "/"
两个子节点： "node1" 和 "node2"
node1下面又有两个子节点："child-node1" 和 "child-node2"
一堆的属性分散与整颗树的各个节点上

译者注：可以这么简单理解：节点就是树枝，属性就是树叶；树枝上可以有再长树枝也可以长树叶，

而树叶上则不会再长树枝。属性是基于key-value结构的，value可以为空或者特定格式的字符串内容。

由于数据类型并不被编码到最终的数据结构中，设备树源代码中仅能支持有限的几种基本数据类型。

text string（以null结束），以双引号括起来，如：
- string-property = "a string"
cells 是32位无符号整形数，以尖括号括起来，如
- cell-property = <0xbeef 123 0xabcd1234>
binary data 以方括号括起来，如：
- binary-property = [0x01 0x23 0x45 0x67];
不同类型数据可以在同一个属性中存在，以逗号分格，如：
- mixed-property = "a string", [0x01 0x23 0x45 0x67], <0x12345678>;
多个字符串组成的列表也使用逗号分格，如：
- string-list = "red fish","blue fish";

基本概念

为了搞清楚设备树该如何使用，我们将一步一步的为一个Sample Machine建立一颗设备树。

Sample Machine

姑且想象有这么一台机器，它由"Acme"出产，名为"Coyote's Revenge", 配置如下:

32bit ARM CPU
处理器的本地内存总线连接如下设备：串口，SPI总线控制器，I2C控制器，终端控制器以及外总线桥
256MB SDRAM 位于地址：0x0
两个串口，位于地址：0x101F1000 及 0x101F2000
GPIO控制器位于地址：0x101F3000
SPI控制器位于地址：0x10170000，在它下面连接了如下设备：
- MMC卡槽，其SS脚连接了GPIO1
外部总线桥上接了如下设备：
- SMC91111 以太网控制器，位于地址：0x10100000
- I2C控制器，位于地址：0x10160000，在它下面连接了如下设备：
  - Maxim DS1338实时时钟，I2C地址为0x58
- 64MB NOR flash 位于地址：0x30000000

初始结构

第一步是要建立一个基本结构来使得这颗设备树能描述对应的Machine

/ {

compatible = "acme,coyotes-revenge";

};

compatible这个属性用于执行系统名，通常它是以 "厂商,型号" 这样的字符串形式存在。它能准确的描述

对应的设备的特征。

CPU描述

下一部就是描述每一个CPU了。在cpus节点中，每个CPU就是一个子节点。这种情况在

多核的A RM Cortex A9 系统中很常见。

/ {

compatible = "acme,coyotes-revenge";

cpus {

cpu@0 {

compatible = "arm,cortex-a9";

};

cpu@1 {

compatible = "arm,cortex-a9";

};

每个cpu的子节点中有个compatible属性，它描述了CPU的具体型号，形式通常也是 "厂商，型号"

当然， CPU的细节不是这么一个compatible属性能描述清楚的，后面我们会再逐步加入。

节点名

有必要为节点的命名讲几句。每个节点的名字都应该是这样的形式： <name>[@<unit-address>]

尖括号是必须的，方括号是可选的。 <name> 是一个ASCII字符串，长度不超过31个字符。

通常，节点名都是与设备的类型有关联的。比如，3com的以太网卡，通常节点名就叫

ethernet 而不叫 3com509 <unit-address>被作为节点名的一部分时，用来描述设备的地址。

通常，unit-address就是设备的寄存器地址，这个地址是被列举在节点的 reg属性中的。

在后文中我们会介绍reg属性的内容。同级别的兄弟节点的节点名必须唯一（不可重名），但如果

name一致而address不一致则是正常情况（比如，serial@101f1000 与 serial@101f2000）。

设备

系统中的每个设备都对应着设备树中的一个节点。好了，下一步我们就是为每个设备都加上

对应的节点。目前，我们仅为每个设备增加一个空节点，待后面介绍了中断号及地址范围的概念后

再行补充。

/ {

compatible = "acme,coyotes-revenge";

cpus {

cpu@0 {

compatible = "arm,cortex-a9";

};

cpu@1 {

compatible = "arm,cortex-a9";

};

serial@101F0000 {

compatible = "arm,pl011";

};

serial@101F2000 {

compatible = "arm,pl011";

};

gpio@101F3000 {

compatible = "arm,pl061";

};

interrupt-controller@10140000 {

compatible = "arm,pl190";

};

spi@10115000 {

compatible = "arm,pl022";

};

external-bus {

ethernet@0,0 {

compatible = "smc,smc91c111";

};

i2c@1,0 {

compatible = "acme,a1234-i2c-bus";

rtc@58 {

compatible = "maxim,ds1338";

};

flash@2,0 {

compatible = "samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";

};

上面这棵树中，系统中的每个设备都被添加了一个节点，而且节点的结构真实反应了设备是如何挂载在

系统上的。比如，ethernet，i2c等节点是external-bus的子节点，rtc设备是i2c总线下的子节点。通常，

设备树的结构都是以CPU的视角来反应出来的。

上面这棵树还有几点不足，它缺少了设备的关键信息。这些信息将在后文中逐步添加上去。

关于上面这颗树，我们还需要注意：

每个设备节点都都一个compatible属性
flash这个节点的compatible属性有两个字串，下面一节将介绍为什么这么写。

理解compatible属性

每个设备节点都需要一个compatible属性。compatible属性是系统赖以查找对应的设备驱动程序

的一个关键值，系统就是根据它的值来查找这个设备应该使用哪一个驱动的。 compatible属性的值是

一个字串表。第一个字串以" 厂商,型号 "的形式描述了准确的设备信息。后面一个字串则表示与它兼容

的其他设备。比如， Freescale MPC8349有一个串口设备是由National Semiconductor ns16550

寄存器接口来实现的。所以对MPC8349的串口设备，它的compatible属性我们就可以这样写：

compatible = "fsl,mpc8349-uart", "ns16550" ，对于这样的情况， fsl,mpc8349-uart 准确描述

了这个设备，而 ns16550 则说明了这个设备是与National Semiconductor ns16550寄存器接口兼容的。

注：ns16550它没有厂商名这个信息，这是由于历史原因。但所有新创建的compatible属性都应该有厂

商名这个前缀。 compatible属性的这一特性，使得我们可以让新设备使用系统中已有的旧驱动。

警告：不要在compatible属性中使用通配符，如 "fsl,mpc83xx-uart" 或类似的。因为半导体厂商会不定

期的更新他们的设计这会破坏你的通配符规则。选择具有更好兼容性的方案才是正途。

地址是怎么工作的

可寻址设备是通过使用以下属性来将地址信息编码到设备树中的：

reg
#address-cells
#size-cells

可寻址设备通过reg属性来获取寄存器相关的地址信息列表，reg属性的形式如下：

reg = <address1 length1 [address2 length2] [address3 length3] ... >

每一组address length对应了设备所使用的一个地址区域。

address是一个list，其中包含一个或多个32位整数，我们把它叫做 cells。同理，length也是一个list，

可以是多个cell或为空。

由于address和length的长度都是不固定的，所以有了#address-cells和#size-cells这两个属性。

这两个属性被放到父节点中用于描述每个区域有几个cell。简单的说，就是reg属性需要配合父节点的

#address-cells和#size-cells来配合使用。为了弄明白它们是怎么工作的，下面我们就来为这个设备加上

地址相关的属性，先从CPU开始。

CPU地址

CPU节点的地址用法是最简单的。每个CPU被分配了唯一的ID号，而且这个没有size。

cpus {

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

cpu@0 {

compatible = "arm,cortex-a9";

reg = <0>;

};

cpu@1 {

compatible = "arm,cortex-a9";

reg = <1>;

};

在上面的cpus节点中，#address-cells被设为了1，#size-cells则被设为了0，这就表示它的

子节点中的 reg 属性是一个32位整数的address，而且没有size部分。

在上面的例子中，你可能注意到了节点名中的寄存器地址与reg数值一样。

约定俗成的做法是，如果一个节点有reg属性，则节点名中也需要包含unit-address这个部分，

而unit-address的数值则是reg属性的第一个address值。

内存映射设备

与cpu节点中的这种单地址不同，内存映射设备所分配的是一个地址范围，而这个地址范围

则是由 #size-cells 和节点中的 reg 属性的 size 区域来决定的。下面这个例子中，每个address是

1个cell（32bit），且每个长度值也是一个cell。在32位系统中 #size-cells 通常就是这样设置为1的。

而早64位系统中， #address-cells 和 #size-cells 则通常设置为2。

/ {

#address-cells = <1>;

#size-cells = <1>;

...

serial@101f0000 {

compatible = "arm,pl011";

reg = <0x101f0000 0x1000 >;

};

serial@101f2000 {

compatible = "arm,pl011";

reg = <0x101f2000 0x1000 >;

};

gpio@101f3000 {

compatible = "arm,pl061";

reg = <0x101f3000 0x1000

0x101f4000 0x0010>;

};

interrupt-controller@10140000 {

compatible = "arm,pl190";

reg = <0x10140000 0x1000 >;

};

spi@10115000 {

compatible = "arm,pl022";

reg = <0x10115000 0x1000 >;

};

...

};

每个设备被分配了一个基地址以及一个size。上面的例子中，gpio设备被分配了两个地址段：

0x101f3000~0x1013fff 以及 0x101f4000~0x101f4fff。

有些设备在系统总线上的地址不连续。比如，一个设备可能通过不连续的片选线连接在外部总线上。

通过在父节点设置合适的#address-cells和#size-cells，地址映射机制可以准确的描述内存映射关系。

下面的代码中展示了一个不同片选信息在是如何使用的。

external-bus {

#address-cells = <2>

#size-cells = <1>;

ethernet@0,0 {

compatible = "smc,smc91c111";

reg = <0 0 0x1000>;

};

i2c@1,0 {

compatible = "acme,a1234-i2c-bus";

reg = <1 0 0x1000>;

rtc@58 {

compatible = "maxim,ds1338";

};

flash@2,0 {

compatible = "samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";

reg = <2 0 0x4000000>;

};

上面的例子中，external-bus使用了两个cell来描述address；一个表示片选号，另一个表示与片选

基地址间的偏移量。length区域则用了一个cell来描述。在这个例子中，每个reg节点包含3个cell，

分别是：片选号，偏移量，长度

非内存映射设备

还有一些设备在总线上并不是不是内存映射型的。他们可以有地址空间，但他们没有通过CPU直接

访问地址空间的能力。取而代之的是他们的父设备驱动拥有间接访问内存空间的能力。

以I2C设备（不是I2C总线哦）为例子，每个设备被分配了一个地址，没有length这个字段。看起来

实际上与cpu的地址分配很相似。

i2c@1,0 {

compatible = "acme,a1234-i2c-bus";

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

reg = <1 0 0x1000>;

rtc@58 {

compatible = "maxim,ds1338";

reg = <58>;

};

Ranges（地址变换）

上文已经讨论过了我们如何分配地址给设备，但是这个所谓的地址仅仅是在设备节点中的本地地址。

它无法描述该如何将这些本地的地址映射到CPU能访问的地址空间中。

根节点中一定有描述CPU的地址空间。子节点所用的地址空间就来自与CPU的地址空间，所以不需要

进行额外的地址映射。如：serial@101f0000 就是直接分配的地址0x101f0000。

如果一个节点它不是跟节点下的子节点，那么它就不能用CPU的地址空间。为了能将一个地址空间的

地址映射到另一个地址空间，range属性被创造出来了。

下面是在一个简单的设备树中增加range属性。

/ {

compatible = "acme,coyotes-revenge";

#address-cells = <1>;

#size-cells = <1>;

...

external-bus {

#address-cells = <2>

#size-cells = <1>;

ranges = <0 0 0x10100000 0x10000 // Chipselect 1, Ethernet

1 0 0x10160000 0x10000 // Chipselect 2, i2c controller

2 0 0x30000000 0x1000000>; // Chipselect 3, NOR Flash

ethernet@0,0 {

compatible = "smc,smc91c111";

reg = <0 0 0x1000>;

};

i2c@1,0 {

compatible = "acme,a1234-i2c-bus";

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

reg = <1 0 0x1000>;

rtc@58 {

compatible = "maxim,ds1338";

reg = <58>;

};

flash@2,0 {

compatible = "samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";

reg = <2 0 0x4000000>;

};

上面的例子中，ranges属性就定义了一个地址转换规格。在这个表中的每个节点表示一个地址转换关系。

ranges属性中每个字段的大小取决于当前节点的#address-cells，父节点的#address-cells以及当前节点的

#size-cells。比如上面的例子中，external-bus节点的地址长度是2，它的父节点的地址长度是1，

size长度是1。所以ranges中的三个地址规则可以这样解读：

CS0，偏移量为0的本地地址被映射到父节点地址空间的 0x10100000~0x1010ffff
CS1，偏移量为1的本地地址被映射到父节点地址空间的 0x10160000~0x1016ffff
CS2，偏移量为0的本地地址被映射到父节点地址空间的 0x30000000~0x31000000

更方便的是，如果父节点与子节点的地址空间完全匹配，则子节点可以只定义一个空的ranges属性。

空ranges属性所表示的意思就是子节点的地址空间与父节点地址空间是1：1的映射关系。

你可能会问：为什么上面会写1：1的映射关系？有些总线结构（如PCI总线）拥有自己独立的地址空间，

但需要向操作系统开放。

还有些设备有DMA引擎，这就需要知道总线上的实际地址。还有些时候几个设备因为使用同样的物理

地址空间而需要组合在一起。在硬件设计以及操作系统的大量特性上决定了地址映射是不是1：1的

映射关系。也可能还注意到了上文中的 i2c@1,0 节点中没有ranges属性。原因是I2C 总线不像外部总线，

它的地址空间并没有映射到CPU的地址空间中去。实际上，CPU对 rtc@58 的访问是通过 i2c@1,0

这个设备来间接达成的。没有ranges属性正表明了这个设备是不能直接访问除父节点外的任何设备

的特性。

中断是怎样工作的

不想地址空间映射表那样是遵循设备树的自然结构的（父传子），中断信号可以被machine中

的任何设备产生或终止。终端信号独立与设备树将各个节点关联起来。描述一个中断需要4个属性：

interrupt-controller 这个属性没有值，他表示这个节点是一个接收中断信号的设备
#interrupt-cells 这个属性是一个interrupt-controller节点的属性，他说明了这个
interrupt-controller的每个中断说明符（interrupt specifier）有几个cells，
类似#address-cells 与 #size-cells的作用
interrupt-parent 这是一个设备节点的属性，用于表明当前设备的中断是属于哪一个
interrupt-controller的，如果没有这个属性，则继承其父节点的interrupt-parent属性
interrupts 这是一个设备节点的属性，他是中断说明符列表，每一个中断说明符
表示此设备的一个中断信号输出。

中断说明符是由一个或多个cell数据（#interrupt-cells ）来描述一个设备是与哪一个终端信号

输入设备相连接的。多数设备都只有一个中断信号输出，如下面的例子，但也有可能存在一个设备

有多个终端信号输出的情况。中断说明符的含义与具体的终端控制器（ interrupt-controller）有关。

每个终端控制器都可以决定它的输入信号的中断说明符有几个cell数据。

下面的代码中为我们的Coyote's Revenge添加了中断连接：

/ {

compatible = "acme,coyotes-revenge";

#address-cells = <1>;

#size-cells = <1>;

interrupt-parent = <&intc>;

cpus {

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

cpu@0 {

compatible = "arm,cortex-a9";

reg = <0>;

};

cpu@1 {

compatible = "arm,cortex-a9";

reg = <1>;

};

serial@101f0000 {

compatible = "arm,pl011";

reg = <0x101f0000 0x1000 >;

interrupts = < 1 0 >;

};

serial@101f2000 {

compatible = "arm,pl011";

reg = <0x101f2000 0x1000 >;

interrupts = < 2 0 >;

};

gpio@101f3000 {

compatible = "arm,pl061";

reg = <0x101f3000 0x1000

0x101f4000 0x0010>;

interrupts = < 3 0 >;

};

intc: interrupt-controller@10140000 {

compatible = "arm,pl190";

reg = <0x10140000 0x1000 >;

interrupt-controller;

#interrupt-cells = <2>;

};

spi@10115000 {

compatible = "arm,pl022";

reg = <0x10115000 0x1000 >;

interrupts = < 4 0 >;

};

external-bus {

#address-cells = <2>

#size-cells = <1>;

ranges = <0 0 0x10100000 0x10000 // Chipselect 1, Ethernet

1 0 0x10160000 0x10000 // Chipselect 2, i2c controller

2 0 0x30000000 0x1000000>; // Chipselect 3, NOR Flash

ethernet@0,0 {

compatible = "smc,smc91c111";

reg = <0 0 0x1000>;

interrupts = < 5 2 >;

};

i2c@1,0 {

compatible = "acme,a1234-i2c-bus";

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

reg = <1 0 0x1000>;

interrupts = < 6 2 >;

rtc@58 {

compatible = "maxim,ds1338";

reg = <58>;

interrupts = < 7 3 >;

};

flash@2,0 {

compatible = "samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";

reg = <2 0 0x4000000>;

};

有些细节需要各位注意：

此machine仅有一个中断控制器：interrupt-controller@10140000
标签"intc:"被加到了中断控制器的节点上，这个标签在父节点上创建了一个phandle，
这个phandle就是父节点的interrupt-parent。所以这个中断控制器就成了系统所有
子节点的默认终端控制器，只有当子节点明确的声明了其interrupt-parent才会被覆盖。
每个设备使用interrupt属性来区分不同的终端输入线。
#interrupt-cells（在interrupt-controller@10140000节点中）的值是2，所以，
每个中断说明符由两个cell数据组成。这个例子中用的是最常见的中断说明符形式，
第一个cell表示中断线的序号，第二个cell表示终端类型的flag（表示高有效，低有效。。。），
对于不同的终端控制器，需要阅读对应的binding document来得知其中断说明符的格式。