[实战]Zynq设备树详细教程

Zynq设备树详细教程（实际操作指南）

1. 设备树基础概念

1.1 什么是设备树

设备树(Device Tree)是一种描述硬件资源的数据结构，它通过一种树状结构来描述系统中的硬件设备信息。在Zynq系统中，设备树主要用来描述：

• 处理器特性
• 内存布局
• 外设寄存器地址范围
• 中断连接
• 时钟信息
• 其他硬件特定参数

1.2 设备树的作用

设备树（Device Tree）用于描述硬件配置信息，将硬件描述与驱动代码分离。通过.dts（设备树源文件）编译为.dtb（二进制设备树），供Linux内核在启动时解析硬件信息。

1.3设备树文件类型

• DTS：设备树源文件，需手动编辑（如system-top.dts）。
• DTSI：设备树头文件，类似C语言的.h文件，供DTS文件包含（如pl.dtsi、pcw.dtsi）。
• DTB：编译后的二进制文件，由内核加载。
• DTC：设备树编译器，用于编译.dts为.dtb。
• DTG：Xilinx设备树生成工具，自动生成设备树文件。

1.4 关键节点与属性

• compatible：驱动匹配的关键属性，格式为" manufacturer,device-type"。
• reg：描述硬件寄存器地址和大小。
• status：设备状态（okay或disabled）。
• #address-cells和#size-cells：定义地址和大小的单元数。

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2. Zynq设备树开发环境搭建

2.1 所需工具

1. Xilinx SDK/Vitis - 包含设备树编译器(dtc)
2. Petalinux工具 (可选) - 用于基于Linux的系统
3. 文本编辑器 - 如VSCode、Vim等

2.2 设备树生成步骤

方法1：使用Vitis生成

1. 导出XSA文件
   在Vivado中完成硬件设计后，导出.xsa文件（File → Export → Export hardware）。
2. 生成设备树
   • 打开Vitis，创建新工程，选择File → New → Board Support Package。
   • 选择设备树模板，配置BSP参数（如控制台端口、启动参数）。
   • 点击Apply and Close，生成设备树文件（system-top.dts、pl.dtsi、pcw.dtsi等）。

方法2：使用SDK生成（传统方法）

1. 配置设备树资源包
   • 下载设备树资源包（如device-tree-xlnx），解压到SDK安装目录（如/Xilinx/SDK/data embeddedsw）。
   • 在SDK中，通过Xilinx → repositories添加资源包路径。
2. 创建BSP并生成设备树
   • 新建BSP时选择device_tree选项，配置启动参数（如console=ttyPS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2）。
   • 生成设备树文件后，将其放入Petalinux工程的project-spec/meta-user/recipes-bsp/devicetree/files目录。

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3. Zynq设备树结构解析

3.1 基本结构

一个典型的Zynq设备树文件结构如下：

/dts-v1/;

/ {
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;
    compatible = "xlnx,zynq-7000";
    model = "Xilinx Zynq";
    
    cpus {
        /* CPU信息 */
    };
    
    memory {
        /* 内存信息 */
    };
    
    amba {
        /* 外设信息 */
    };
};

3.2 关键节点详解

3.2.1 CPU节点

cpus {
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;
    
    cpu@0 {
        compatible = "arm,cortex-a9";
        device_type = "cpu";
        reg = <0>;
        clocks = <&clkc 3>;
        cl