43 设备树

最新推荐文章于 2025-05-19 14:19:06 发布
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分类专栏： driver
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/engineer0/article/details/114680079

一、什么是设备树

  • 1、新版本的 linux 中，ARM 相关的驱动全部采用了设备树，最新出的 CPU 的驱动开发基本都是基于设备树的
  • 2、uboot 启动内核用到 zImage 、imx6ull-alientek-emmc.dtb 。bootz 80800000 - 83000000
  • 3、设备树 就是 设备 和 树，描述设备树的文件叫做 DTS，DTS 采用树形结构描述板级设备信息。
    在这里插入图片描述
    主干是系统总线，主干的分支是控制器，分支的分支上接的是具体的设备
  • 4、在单片机驱动 里面，spi flash芯片：w25q64 的速度属性都是在 .c 文件中写死的。
    若板级信息都写到 .c 里面会产生大量的 .c 文件。把不同的板子信息以这样的形式都写到内核里显然不现实。
    因此将板子信息做成独立的格式，文件后缀为 .dts。一个平台会者机器对应一个 .dts。

二、DTS、DTB 和 DTC 的关系

  • .dts ：相当于 .c 文件，将板级信息从linux内核中分离出来，用此种格式来描述，就是设备树源码文件
  • .dtsi ：相当于 .h 文件，一款SOC可以做出很多种板子，这些不同的板子必然有共同的信息，将这些信息提取出来做为有一个通用的文件，其它的 .dts文件直接引用这个 .dtsi文件即可（一般 .dts 描述板级信息( 也就是开发板上有哪些 IIC 设备、 SPI 设备等 )， .dtsi 描述 SOC 级信息(比如 CPU 架构、主频、外设寄存器地址范围，比如 UART、 IIC 等等。比如 imx6ull.dtsi 就是描述 I.MX6ULL 这颗 SOC 内部外设情况信息的 ）
  • DTC 工具就相当于gcc编译器，将 .dts 编译成 .dtb 文件
  • .dtb 文件相当于 bin文件 或者 可执行文件，可由 DTC 工具将 .dts 编译成 .dtb 文件， DTC 源码在 Linux 内核的 scripts/dtc 目录下
  • 描述板级硬件信息的内容都从 Linux 内中分离开来，用一个专属的文件格式来描述，这个专属的文件就叫做设备树，文件扩展名为.dts。 一个 SOC 可以作出很多不同的板子，这些不同的板子肯定是有共同的信息， 将这些共同的信息提取出来作为一个通用的文件，其他的.dts 文件直接引用这个通用文件即可，这个通用文件就是.dtsi 文件，类似于 C 语言中的头文件。一般.dts 描述板级信息(也就是开发板上有哪些 IIC 设备、 SPI 设备等)， .dtsi 描述 SOC 级信息(也就是 SOC 有几个 CPU、主频是多少、各个外设控制器信息等)
  • 通过 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs 编译所有的 dts文件，若要编译指定的 .dts

三、DTS基本语法

  • 1、设备树文件也就是 dts文件 也有头文件，扩展名为 .dtsi。可以将一款SOC的其它所有设备 / 平台的共有的信息提出来，作为一个通用的 .dtsi 文件，.dtsi 文件一般是用来描述cpu内部外设的属性的。（.dts 还可以包含 c 的头文件）
  • 2、DTS也是以 / 开始。
    dts文件的注释方法同c。
/dts-v1/;

#include <dt-bindings/input/input.h> 			// 可以包含c的头文件
#include "imx6ull.dtsi"		// 设备树头文件 
	
/ { 					// 斜杠后面这个括号表示根结点

	// skeleton.dtsi文件（3者的）的根结点合并到一起
	#address-cells = <1>;
	#size-cells = <1>;
	chosen {  //处理同memory
		stdout-path = &uart1;
	};
	aliases { 
		// skeleton.dtsi文件中有此一级子节点但是空的，imx6ull.dtsi也有此节点，将节点内的内容移动到此处，如下
		can0 = &flexcan1;
		...
	};
	memory { 
		device_type = "memory"; 
		//reg = <0 0>; 下面也有个memory一级子节点，此种情况下的处理方法是合并同类项，同样的reg，保留后面的。所以欲修改某个属性值可以在后面再赋值一次即可
		 reg = <0x80000000 0x20000000>;  //（起始地址和长度）
	};
	cpus {

	};
	intc: interrupt-controller@00a01000 {

	};
	// 描述 6ull 芯片内部内存映射，内部外设信息
	clocks {

	};
	soc {
		...
		aips2: aips-bus@02100000 {
			compatible = "fsl,aips-bus", "simple-bus";
			#address-cells = <1>;
			#size-cells = <1>;
			reg = <0x02100000 0x100000>;
			ranges;
			usbotg1: usb@02184000 {

			};
			usbotg2: usb@02184200 {

			};
			usbmisc: usbmisc@02184800 {

			};
			fec1: ethernet@02188000 {

			};
			...
			i2c1: i2c@021a0000 {
				// imx6ull.dtsi 里的 i2c1 属性信息只有这么多，通用信息或属性，半导体厂商做好的
				#address-cells = <1>;
				#size-cells = <0>;
				compatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";
				reg = <0x021a0000 0x4000>;
				interrupts = <GIC_SPI 36 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
				clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C1>;
				// status = "disabled"; 默认是 disable，在下面改为 okay，此处屏蔽
				// imx6ull-alientek-emmc.dts 追加的部分如下
				clock-frequency = <100000>;
				pinctrl-names = "default";
				pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;
				status = "okay";
				// 具体的 i2c 设备，磁力计，0e表示设备地址
				mag3110@0e {
					compatible = "fsl,mag3110";
					reg = <0x0e>;
					position = <2>;
				};
				// 具体的 i2c 设备，6轴传感器
				fxls8471@1e {
					compatible = "fsl,fxls8471";
					reg = <0x1e>;
					position = <0>;
					interrupt-parent = <&gpio5>;
					interrupts = <0 8>;
				};
			}; // i2c1
			...
		}; // aips2
		...
	}; // soc
	model = "string"; 		// (属性名 = 属性值)
	compatible = "string"
	chosen { 				 //（一级子节点，他自己没有子节点了，若有其就是二级子节点）
		stdout-path = &uart1;
	};
	memory {				 //（一级子节点）
		reg = <0x80000000 0x20000000>;  //（起始地址和长度）
	};
	reserved-memory {

	};
	backlight {

	};
	pxp_v4l2 {

	};
	regulators {

	};
	sound {

	};
	spi4 {

	};
};
  • 3、从根节点开始描述设备信息
  • 4、在 根节点外有一些取址符号如 &cpu0 这样的语句是追加
  • 5、节点名字的完整要求：node_name@unit_address
    有时也常常会遇到这种格式 label: node-name@unit-address，label 是节点标签，后面的才是节点名字，引入 label 的目的就是为了方便访问节点，可以直接通过 &label 来访问这个节点，比如通过 &cpu0 就可以访问“cpu@0”这个节点，而不需要输入完整的节点名字。.dts 文件中有使用此方法来访问 .dtsi 文件中定义的节点的 &lcdif ，注意只有标签后面才能接 冒号： ，节点名称后面直接 空格，大括号。而且追加访问只能在根结点同一级处里面追加，不能在一级子节点、二级子节点中追加访问
    在这里插入图片描述
    unit_address 一般都是外设寄存器的起始地址（不绝对），有时候是 I2C 的设备地址或者其它含义，具体节点具体分析
    例如：
i2c4: i2c@021f8000 { // 021f8000是单元起始地址
				#address-cells = <1>;
				#size-cells = <0>;
				compatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";
				reg = <0x021f8000 0x4000>;
				interrupts = <GIC_SPI 35 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
				clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C4>;
				status = "disabled";
			};
uart6: serial@021fc000 {
				compatible = "fsl,imx6ul-uart",
					     "fsl,imx6q-uart", "fsl,imx21-uart";
				reg = <0x021fc000 0x4000>;
				interrupts = <GIC_SPI 17 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
				clocks = <&clks IMX6UL_CLK_UART6_IPG>,
					 <&clks IMX6UL_CLK_UART6_SERIAL>;
				clock-names = "ipg", "per";
				dmas = <&sdma 0 4 0>, <&sdma 47 4 0>;
				dma-names = "rx", "tx";
				status = "disabled";
			};

五、设备树在系统中的体现

  • 使用指令 ls /proc/device-tree
  • 设备启动以后可以在根文件系统中看到设备树的节点信息。
    在 /proc/device-tree 目录下存放的是设备树中 根节点的各个一级子节点，这些 一级子节点 是以 目录 的形式给出的
    分别进入这些代表着 一级子节点的目录，里面的文件表示这些一级子节点的各个属性
/sys/firmware/devicetree/base # ls
#address-cells                 memory
#size-cells                    model
aliases                        name
backlight                      pxp_v4l2
chosen                         regulators
clocks                         reserved-memory
compatible                     soc
cpus                           sound
interrupt-controller@00a01000  spi4
/sys/firmware/devicetree/base # 
/sys/firmware/devicetree/base # 
/sys/firmware/devicetree/base # 
/sys/firmware/devicetree/base #
  • 内核启动的时候会解析设备树，然后在 /procdevice-tree 目录下呈现出来。解析过程本次不做介绍。

六、特殊节点

  • 1、aliases

  • 2、chosen：主要是了 uboot 向 Linux 内核传递数据，重点是 bootargs 参数作为命令行参数。
    uboot里面的 bootargs 值为 bootargs=console=ttymxc0,115200 rw root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.77:/home/jl/linux/nfs/rootfs ip=192.168.1.66:192.168.1.77:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off
    linux kernel cmdline 为 Kernel command line: console=ttymxc0,115200 rw root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.77:/home/jl/linux/nfs/rootfs ip=192.168.1.66:192.168.1.77:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off
    一般 .dts 文件中 chosen 节点通常为空或者内容很少

  • uboot 是如何向 kernel 传递 bootargs 的？
    cd /proc/device-tree
    该目录下有三个文件：bootargs name stdout-path
    bootargs 属性值和 uboot 里面的环境变量 一样
    但是在设备树文件 imx6ull-alientek-emmc.dts 文件中，chosen 节点内只有 stdout-path 这一个
    uboot 接触过 dtb，最终通过 bootz 80800000 - 83000000 来启动内核的，经过分析判断， uboot 拥有 bootargs 环境变量和 dtb 文件，可能是 uboot 修改了 dtb，最终发现在 fdt_support.c 中的 fdt_chosen 函数中添加了这个属性值。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

七、特殊属性

  • 脱离一个具体的器件来看设备树中结点的属性是没有意义的，此处只介绍一些约定俗成的属性（page 1082）
  • 1、compatible
    兼容性属性
    值是一个字符串列表
    用于将设备和驱动绑定起来
pxp_v4l2 {
		compatible = "fsl,imx6ul-pxp-v4l2", "fsl,imx6sx-pxp-v4l2", "fsl,imx6sl-pxp-v4l2";
		status = "okay";
	};
...
sound {
		compatible = "fsl,imx6ul-evk-wm8960",
			   "fsl,imx-audio-wm8960";  // 支持这两个设备
		model = "wm8960-audio";
		cpu-dai = <&sai2>;
		...
}

// 内核源码 imx-wm8960.c
static const struct of_device_id imx_wm8960_dt_ids[] = {
	{ .compatible = "fsl,imx-audio-wm8960", },
	{ /* sentinel */ }
};
  • 2、model
    model 属性值也是一个字符串，一般 model 属性描述设备模块信息，比如名字什么的
  • 3、status
    是和设备状态有关的， status 属性值也是字符串，字符串是设备的状态信息，上两个值常用
    在这里插入图片描述
  • 4、#address-cells 和#size-cells
    #address-cells 和#size-cells 这两个属性可以用在任何拥有子节点的设备中，用于描述子节点的地址信息
    设备树中#address-cells和#size-cells作用
// 父节点的决定子节点的
i2c1: i2c@021a0000 {
				#address-cells = <1>;
				#size-cells = <0>;
				compatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";
				reg = <0x021a0000 0x4000>;
				interrupts = <GIC_SPI 36 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
				clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C1>;
				status = "disabled";
			};

  • 根结点的compatible属性，值是字符串

  • 根结点下的用于内核查找，判断是否支持这个平台
    内核启动时会检查是否支持此平台或者机器（教程 1086）

  • 不使用设备树时，通过 machine id 来判断内核是否支持
    Linux内核都用 MACHINE_START 和 MACHINE_END 来定义一个 machine_desc 结构体来描述这个设备

// arch.h
/* 
 * Set of macros to define architecture features.  This is built into
 * a table by the linker.
 */
#define MACHINE_START(_type,_name)			\
static const struct machine_desc __mach_desc_##_type	\
 __used							\
 __attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {	\
	.nr		= MACH_TYPE_##_type,		\
	.name		= _name,

#define MACHINE_END				\
};

展开示例见教程 1087，1088

  • 使用设备树的话，就不需要使用机器ID，而是使用根节点的 compatible 属性值 （教程1088 末尾开始）

八、linux内核的 OF 操作函数

  • 1、驱动如何获取到设备书中节点信息，在驱动中使用 OF函数 来获取设备树属性内容（教程 1106）
  • 2、驱动要想获取到设备树节点内容，首先要找到节点

九、源码

#include<linux/module.h>
#include<linux/kernel.h>
#include<linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include<linux/slab.h>
#include<linux/io.h>
#include<linux/uaccess.h>
#include<linux/cdev.h>
#include<linux/device.h>
#include<linux/of.h>
#include<linux/of_address.h>
#include<linux/of_irq.h>

#if 0
	backlight {
		compatible = "pwm-backlight";
		pwms = <&pwm1 0 5000000>;
		brightness-levels = <0 4 8 16 32 64 128 255>;
		default-brightness-level = <6>;
		status = "okay";
	};
#endif

// 驱动入口函数
static int __init dtsof_init(void)
{
    // 在调用 modprobe 时完成获取设备树
    int ret = 0;
    struct device_node *bl_nd;
    struct property *comppro;
    const char *str;
    u32 def_value;
    u32 *brival;
    u8 cnt = 0;
    u8 i = 0;
    
    // 1. 寻找节点，node:backlight
    // 参数为 节点的路径
    bl_nd = of_find_node_by_path("/backlight");
    if(bl_nd == NULL) // 寻找失败
    {
        printk("Fail\r\n");
        ret = -1;
        goto fail_findnd;
    }
    // 获取 backlight 结点下的 compatible 属性
    // 1
    comppro = of_find_property(bl_nd, "compatible", NULL);
    if(comppro == NULL)
    {
        printk("Fail\r\n");
        ret = -1;
        goto failfindpro;
    }
    else
    {
        printk("compatilble = \"%s\"\r\n", (char *)comppro->value);
    }
    // 2
    // 获取 backlight 结点下的 status 属性
    ret = of_property_read_string(bl_nd, "status", &str);
    if(ret)
    {
        goto fail_getstatus;
    }
    else
    {
        printk("status = \"%s\"\r\n", str);
    }
    //3
    // 获取 backlight 结点下的 default-brightness-level 属性
    ret = of_property_read_u32(bl_nd, "default-brightness-level", &def_value);
    if(ret < 0)
    {
        goto fail_readu32;
    }
    else
    {
        printk("default-brightness-level = %u\r\n", def_value);
    }
    // 4
    // 获取 backlight 结点下的 brightness-levels 属性
    ret = of_property_count_elems_of_size(bl_nd, "brightness-levels", sizeof(u32));
    if(ret < 0)
    {
        goto fail_readele;
    }
    else
    {
        cnt = ret;
        printk("ele_size = %d\r\n", cnt);
    }
    brival = kmalloc(ret*sizeof(u32), GFP_KERNEL);
    if(!brival)
    {
        ret = -1;
        goto fail_kmalloc;
    }
    ret = of_property_read_u32_array(bl_nd, "brightness-levels", brival,cnt);
    if(ret < 0)
    {
        goto fail_readarray;
    }
    else
    {
        printk("\"brightness-levels\" = < ");
        for(i=0; i<cnt; i++)
        {
            printk("%d ", brival[i]);
        }
        printk(" >\r\n");
        kfree(brival);
    }

    return 0;

fail_readarray:
    kfree(brival);
fail_kmalloc:
fail_readele:
fail_readu32:
fail_getstatus:
failfindpro:
fail_findnd:
    return ret;
}

// 出口函数
static void __exit dtsof_exit(void)
{
    ;
}
// register module entrance and exit
module_init(dtsof_init);
module_exit(dtsof_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

十、测试

  • 1、第一次加载 dtsof.ko 这个驱动，先试用指令 depmod
  • 2、modprobe dtsof.ko
Linux设备树语法详解
技术联盟
03-26 449
Linux内核从3.x开始引入设备树的概念，用于实现驱动代码与设备信息相分离。在设备树出现以前，所有关于设备的具体信息都要写在驱动里，一旦外围设备变化，驱动代码就要重写。引入了设备树之后，驱动代码只负责处理驱动的逻辑，而关于设备的具体信息存放到设备树文件中，这样，如果只是硬件接口信息的变化而没有驱动逻辑的变化，驱动开发者只需要修改设备树文件信息，不需要改写驱动代码。比如在ARM Linux内，一个.dts(device tree source)文件对应一个ARM的machine，一般放置在内核的"arch/
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12-31 173
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12-21 1924
一、设备树的由来 Linux是世界上最大的开源项目之一，由全世界的内核开发者来维护。 在早期linux内核下对各个平台/机器的硬件设备描述是使用.c文件（结构体）的，他们充斥在arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx目录下，由于每个平台上的硬件设备各有不同，（随着arm平台越来越多，就越乱，重复越多）这样对每个平台都需要一个.c文件来描述。 然而这对linux内核来说就是一些垃圾代码（都是一些冗余的硬件描述代码），为了方便管理将各个平台的硬件描述信息都放到/arch/arm/b
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文档主要讲解的是设备树源文件dts的编写方法，包括：dts的主要组成部分和相关的语法格式等。文档中有个人的一些注释说明，如果错误，请留言回复，感谢。
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叫好与叫座虽然不是对立面，但想在同一个作品中达到双重效果很难。
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    设备树就是“设备”和“树”，描述设备树的文件叫做DTS，DTS文件采用树形结构描述板级设备，也就是开发板上的设备信息，比如CPU数量、内存基地址、IIC接口设备、SPI接口设备等等。     树的主干就是系统总线，IIC控制器、SPI控制器等等就是主线的分支，各种设备就是树上分支的节点。     在没有设备树的时候，Linux内核源码中有大量的arch/arm/mach-xxx和arch/arm/plat-xxx文件夹，这些文件夹里面的文件就是对应平台下的板级信息。为了防止Linux内核虚胖、于是引
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02-02 1721
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03-09 461
转自：http://blog.youkuaiyun.com/qq_27677015/article/details/53415848 一、描述         ARM Device Tree起源于OpenFirmware (OF)，在过去的Linux中，arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx中充斥着大量的垃圾代码，相当多数的代码只是在描述板级细节，而这些板级细节对于内...
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06-29 9842
本文系列文章建议参考文章Documentation/devicetree/booting-without-of.txtlinux设备树的解释 - 总览 文章从全局介绍了dt使用的整个流程，言简意赅linux设备树的解释 - DTC编译器 文章介绍了dtc编译器及DT文件组织结构linux设备树的解释 - DTB文件格式 文章介绍了被编译完成的dtb文件格式,要能够理解内核是怎么把dts转换成d
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设备树简单理解就是描述设备信息（资源）的一棵树。设备树（Device Tree）用代码体现如下：这些代码被保存在.dts/dtsi后缀文件中，也即设备树源文件 DTS(DeviceTree Source)。这些源文件同我们的C代码一样，并不能直接使用的，而是得经过一个编译过程生成机器可运行的二进制文件，如：dts文件使用dtc工具编译生成dtb文件，这个dtb文件就是内核可以使用的文件。
学习笔记之Linux设备树
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03-25 3497
在Linux驱动程序中，设备树用来替代Platform_device等结构体用来描述设备的板级信息。Linux设备驱动程序通过特定的API接口从设备树中获取设备信息来对设备进行初始化和操作。详细的讲设备树是一种树状的结构，由节点（Node）和属性（Property）组成。每个节点描述一个硬件设备或资源（例如：CPU、时钟、中断控制器、IO控制器、SPI总线控制器、I2C总线控制器、存储设备等），节点通过父子关系和兄弟关系进行连接，如下所示以一个根节点开始。根节点可以包含一些全局属性和设备节点。
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1)注释用/**/，注意#开头的不是注释(2)分号是段落块之间的分隔符，{}和[]和是段落块的封装符号，和C语言语言类似(3)/dts-v1/节点，表示dts的版本号，目前都是v1(4)/{}是根节点rootnode，理论上只应该有一个根节点，有说法dtc会合并所有rootnode为同一个(5)dts是树状的多节点组织，基本单元是node，除root外其他node都有parent，还可以有child[label......};chosen{115200n8";};.........
第三节：Linux设备树
qq_40923918的博客
03-01 1854
因为设备树非常重要，Linux驱动工程师大家都耳熟的，其实业界对Linux驱动工程师还有一个幽默的称呼:设备树开发工程师，为什么会有设备树开发工程师这个梗呢？因为现在基本都是基于原厂的SDK进行开发，SDK中把难的常见的驱动都帮你搞定了，大家拿到手以后修改的最多的就是设备树了，工作时间久了发现不是在修改设备树就是在修改设备树的途中，所以不言而喻设备树非常重要的。通俗的讲，设备树就是用于描述硬件信息的一个配置文件，因为他描述的时候的拓扑结构很像树，所以就叫做设备树。
axigpio设备树
05-07
### axi-gpio 设备树配置与使用教程 #### 1. 设备树基础概念 设备树是一种描述硬件的数据结构，用于Linux内核中的硬件抽象层。它允许操作系统动态加载驱动程序而无需重新编译内核。对于axi-gpio模块，在设备树中...
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