Linux驱动开发——设备树

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1 什么是设备树？

设备树(Device Tree)，将这个词分开就是“设备”和“树”，描述设备树的文件叫做 DTS(Device Tree Source)，这个 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 接口上接了哪些设备、SPI 接口上接了哪些设备等等，如下图所示：

在以前的内核中，还没有采用设备树，内核源码中有大量的arch/arm/mach-xxx和arch/arm/plat-xxx文件夹，用于存储不同平台的板级信息，但随着芯片产业的发展，加入内核中的板级信息日益庞大，导致内核“虚胖”，所以引入了PowerPC等架构已经采用的设备树。将这些描述板级硬件信息的内容都从Linux中分离，用一个专属的文件格式类描述，这个专属的文件就叫做设备树，文件扩展名为.dts。一个SOC可以出很多不同的班子，不同的板子肯定有相同的部分信息，将这些相同信息提取到一个文件中，其他dts文件引用这个文件，避免重复定义，这个通用文件就是dtsi文件，有点类似于C语言中的头文件。

2 DTS、DTB和DTC

设备树源文件为dts文件，该文件编译之后，成为dtb文件，而编译dts文件的工具是DTC工具。
该工具是以源码的形式存在于内核源码中的，位于kernel/scripts/dtc目录下
可以使用dtc工具编译dts文件：
这里是Android系统内核，首先需要执行defconfig配置：

make ARCH=arm64 rockchip_defconfig android-11.config

然后编译

make ARCH=arm64 dtbs

输出如下：

CALL    scripts/checksyscalls.sh
DTC     arch/arm64/boot/dts/rockchip/px30-ad-d6-anx6345.dtb
DTC     arch/arm64/boot/dts/rockchip/px30-ad-r35-mb-rk618-dual-lvds.dtb
DTC     arch/arm64/boot/dts/rockchip/px30-ad-r35-mb-rk618-hdmi.dtb
DTC     arch/arm64/boot/dts/rockchip/px30-ad-r35-mb-rk618-hdmi-lvds.dtb
DTC     arch/arm64/boot/dts/rockchip/px30-ad-r35-mb-rk618-lvds.dtb
DTC     arch/arm64/boot/dts/rockchip/px30-evb-ddr3-lvds-v10.dtb
DTC     arch/arm64/boot/dts/rockchip/px30-evb-ddr3-v10.dtb
DTC     arch/arm64/boot/dts/rockchip/px30-evb-ddr3-v10-avb.dtb
...

也可以单独编译某一个dts文件

make ARCH=arm64 rockchip/rk3568-atk-evb1-ddr4-v10.dtb

默认内核编译的脚本中会包含源码树文件的编译。

3 DTS语法

3.1 dtsi头文件

dtsi头文件类似于C语言中的头文件，包含一些公共的信息，可以在其他dts文件中导入

#include "rk3568-atk-evb1-ddr4-v10.dtsi"
#include "rk3568-linux.dtsi"

dts文件中除了可以引用dtsi文件，还可以引用.h头文件，甚至也可以引用dts文件。但是遵从编写习惯，还是将dtsi文件作为设备树的头文件，而不使用.h头文件。
一般.dtsi文件中描述的是SOC的内部外设信息，比如cpu架构、主频、外设寄存器地址范围等。

#include <dt-bindings/clock/rk3568-cru.h>
...
#include <dt-bindings/thermal/thermal.h>
#include "rk3568-dram-default-timing.dtsi"

/ {
   
	compatible = "rockchip,rk3568";

	interrupt-parent = <&gic>;
	#address-cells = <2>;
	#size-cells = <2>;

	aliases {
   
		csi2dphy0 = &csi2_dphy0;
		csi2dphy1 = &csi2_dphy1;
		csi2dphy2 = &csi2_dphy2;
		dsi0 = &dsi0;
		dsi1 = &dsi1;
		ethernet0 = &gmac0;
		ethernet1 = &gmac1;
		gpio0 = &gpio0;
		gpio1 = &gpio1;
		gpio2 = &gpio2;
		gpio3 = &gpio3;
		gpio4 = &gpio4;
		i2c0 = &i2c0;
		...
		mmc0 = &sdhci;
		...
		serial0 = &uart0;
		...
		spi0 = &spi0;
		...
	};

	cpus {
   
		#address-cells = <2>;
		#size-cells = <0>;

		cpu0: cpu@0 {
   
			device_type = "cpu";
			compatible = "arm,cortex-a55";
			reg = <0x0 0x0>;
			enable-method = "psci";
			clocks = <&scmi_clk 0>;
			operating-points-v2 = <&cpu0_opp_table>;
			cpu-idle-states = <&CPU_SLEEP>;
			#cooling-cells = <2>;
			dynamic-power-coefficient = <187>;
		};

		cpu1: cpu@100 {
   
			device_type = "cpu";
			compatible = "arm,cortex-a55";
			reg = <0x0 0x100>;
			enable-method = "psci";
			clocks = <&scmi_clk 0>;
			operating-points-v2 = <&cpu0_opp_table>;
			cpu-idle-states = <&CPU_SLEEP>;
		};

		cpu2: cpu@200 {
   
			device_type = "cpu";
			compatible = "arm,cortex-a55";
			reg = <0x0 0x200>;
			enable-method = "psci";
			clocks = <&scmi_clk 0>;
			operating-points-v2 = <&cpu0_opp_table>;
			cpu-idle-states = <&CPU_SLEEP>;
		};

		cpu3: cpu@300 {
   
			device_type = "cpu";
			compatible = "arm,cortex-a55";
			reg = <0x0 0x300>;
			enable-method = "psci";
			clocks = <&scmi_clk 0>;
			operating-points-v2 = <&cpu0_opp_table>;
			cpu-idle-states = <&CPU_SLEEP>;