深入理解设备树基本语法：开启嵌入式开发新征程

最新推荐文章于 2025-04-30 16:06:04 发布

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深入理解设备树基本语法：开启嵌入式开发新征程

在嵌入式开发领域，设备树（Device Tree）是一项至关重要的技术。它能有效描述硬件设备的结构和属性，让内核能够轻松识别和配置硬件，大大提升了开发效率。今天，就带大家全面了解设备树的基本语法，还会附上实用代码示例，帮助大家更好地掌握。

一、设备树概述

设备树本质上是一种数据结构，用于在 Linux 内核启动阶段向其提供硬件设备信息。以往，在没有设备树的时代，硬件相关信息硬编码在内核中，这使得内核与硬件的耦合度极高。每次硬件发生变化，都需要重新修改、编译内核，极为繁琐。有了设备树，硬件信息与内核代码分离，开发者仅需修改设备树文件，无需改动内核代码，就能适配不同硬件平台，方便又高效。

二、设备树基本语法

（一）节点（Nodes）

设备树由一系列节点组成，每个节点代表一个硬件设备或设备属性。节点使用大括号 {} 包围，节点名称通常采用特定的命名规则，描述设备类型或功能。例如，描述一个串口设备的节点可能命名为 serial@10000000，其中 serial 表示设备类型是串口，@ 后面的 10000000 代表设备的地址。

serial@10000000 {
    // 这里放置串口设备的属性
};

（二）属性（Properties）

属性用于描述节点（设备）的具体特性，由名称和值组成。属性值可以是简单的字符串、数字，也可以是复杂的二进制数据。属性定义在节点内部，格式为 属性名 = 值;。例如，定义串口设备的波特率属性：

serial@10000000 {
    baudrate = <115200>;
};

其中，baudrate 是属性名，<115200> 是属性值。这里用尖括号 <> 表示这是一个 32 位无符号整数，在设备树中，不同类型的数据有不同的表示方式。

（三）子节点（Child Nodes）

一个节点可以包含多个子节点，用于描述设备的更详细结构或从属设备。比如，一个主板上有多个外设，每个外设都可以作为主板节点的子节点。

motherboard {
    serial@10000000 {
        baudrate = <115200>;
    };
    i2c@20000000 {
        // i2c设备的属性
    };
};

在这个例子中，serial@10000000 和 i2c@20000000 都是 motherboard 节点的子节点，分别描述了主板上的串口设备和 I2C 设备。

（四）引用（References）

在设备树中，有时需要引用其他节点。这通过使用 phandle 属性来实现。每个节点可以定义一个 phandle 属性，其他节点通过这个 phandle 值来引用它。例如：

led {
    phandle = <0x1>;
    // led设备的其他属性
};

gpio_controller {
    led-gpios = <0x1 2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    // gpio控制器的其他属性
};

在 gpio_controller 节点中，led-gpios 属性的值 <0x1 2 GPIO_ACTIVE_HIGH> 中，<0x1> 就是对 led 节点 phandle 的引用，表示这个 GPIO 控制器控制的 LED 设备就是 led 节点所描述的设备，2 表示控制 LED 的 GPIO 引脚号，GPIO_ACTIVE_HIGH 表示高电平点亮 LED。

三、设备树代码示例

下面是一个简单的设备树文件示例，描述了一个包含 CPU、内存、串口和 LED 的嵌入式系统：

/dts-v1/;

/ {
    compatible = "mycompany,myboard";
    model = "My Custom Board";

    cpu {
        compatible = "arm,cortex-a9";
        // 其他CPU相关属性
    };

    memory {
        device_type = "memory";
        reg = <0x80000000 0x40000000>; // 内存起始地址和大小
    };

    serial@10000000 {
        compatible = "arm,pl011";
        reg = <0x10000000 0x1000>;
        interrupts = <0 97 4>;
        baudrate = <115200>;
    };

    led {
        phandle = <0x1>;
        compatible = "gpio-leds";
        gpios = <&gpio 10 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    };
};

在这个示例中：

/ 根节点定义了整个设备树的基本信息，compatible 属性用于匹配内核驱动，model 属性描述了开发板的型号。
cpu 节点描述了 CPU 的类型。
memory 节点定义了内存的起始地址和大小。
serial@10000000 节点详细描述了串口设备的相关属性，包括设备兼容性、寄存器地址、中断号和波特率。
led 节点描述了 LED 设备，通过 phandle 属性定义了一个引用标识，compatible 属性用于匹配 LED 驱动，gpios 属性指定了控制 LED 的 GPIO 引脚及电平状态。

四、总结

设备树基本语法是嵌入式开发中与硬件交互的关键基础。通过节点、属性、子节点和引用等语法元素，我们能够清晰、准确地描述硬件设备的结构和特性，让内核更好地识别和驱动硬件。希望大家通过本文的介绍和代码示例，对设备树基本语法有更深入的理解，在嵌入式开发的道路上更进一步。如果在学习过程中有任何疑问，欢迎在评论区留言讨论。