DTC（Device Tree Compiler）

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1.概要

2.内容

DTC（Device Tree Compiler）即设备树编译器，是Linux内核开发和嵌入式系统中不可或缺的工具。以下是关于DTC的详细介绍：

一、DTC的作用

DTC的主要作用是将设备树源码（DTS或DTSI文件）编译成二进制格式（DTB文件），以便在系统启动时被内核加载和解析。设备树的目的是将硬件描述与内核源码分离，使内核在不同硬件平台上更具可移植性和灵活性。

二、DTC的安装

在Linux系统中，可以通过包管理器安装DTC。例如，在基于Debian的系统上，可以使用以下命令安装：

sudo apt-get install device-tree-compiler

三、DTC的工作原理

DTC的编译过程涉及多个步骤，包括词法分析、语法解析、抽象语法树生成、语法和逻辑检查、扁平化设备树以及将扁平化的结构写入DTB文件中。以下是这些步骤的简要说明：

词法分析：将DTS文件中的文本解析为可解析的标记。
语法解析：将标记转化为抽象语法树（AST），表示设备树的层级结构。
语法和逻辑检查：验证语法和逻辑的完整性，确保没有重定义的节点、无效的属性或不合规的格式。
扁平化设备树：将AST扁平化，输出为二进制DTB文件。这种结构保证了内核在引导时可以快速读取和解析设备树。
写入DTB文件：使用libfdt库将扁平化的结构写入DTB文件中，并进行格式化。

四、DTC的使用场景

DTC在Linux内核开发和嵌入式系统中有广泛的应用场景，包括但不限于：

嵌入式设备：在嵌入式设备中，硬件平台多种多样，使用设备树可以方便地描述不同硬件平台的配置信息，提高系统的可移植性和灵活性。
开发板：开发板通常包含多种外设和接口，使用设备树可以方便地描述这些外设和接口的配置信息，方便开发者进行开发和调试。
复杂系统架构：在复杂系统架构中，硬件平台可能包含多个处理器、总线和外设，使用设备树可以方便地描述这些硬件组件之间的连接关系和配置信息。

五、DTC的调试和验证

在开发和调试过程中，可以使用以下方法和工具来验证设备树的正确性：

编译和反编译：使用DTC将DTS编译为DTB，或将DTB反编译回DTS以验证内容。
详细输出：通过-W选项启用额外的警告信息，帮助识别潜在问题。
结合libfdt库：使用libfdt库提供的API读取和修改设备树属性，进行细节调试。

六、DTC的示例命令

以下是一些常用的DTC命令示例：

编译单个DTS文件：

dtc -I dts -O dtb -o output.dtb input.dts

dtc -I fs -O dts /proc/device-tree

比较设备树文件：

cmp -b device_tree.dtb /proc/device-tree/dtb_name

七、DTC的源码结构

DTC的源码通常位于Linux内核源码树的scripts/dtc目录下。该目录包含了DTC的实现及相关辅助工具，如dtc.c（主入口文件）、checks.c（语法和逻辑验证文件）、dtc-lexer.l（词法分析器）、dtc-parser.y（语法解析器）等。

综上所述，DTC是Linux内核开发和嵌入式系统中非常重要的工具，它通过将设备树源码编译为二进制格式，实现了硬件描述与内核源码的分离，提高了系统的可移植性和灵活性。

2.关联知识

编写一个简单的设备树（Device Tree）通常涉及创建一个DTS（Device Tree Source）文件，该文件使用一种简单的文本格式来描述硬件的组成和结构。设备树在Linux内核中被广泛使用，特别是在嵌入式系统和ARM架构中，以提供关于硬件配置的详细信息。

以下是一个极简的设备树示例，它仅包含一个根节点和一个简单的设备节点：

/dts-v1/;

/ {
    model = "Simple Device Tree Example";
    compatible = "example,simple-dt";

    /* 定义一个名为'led0'的简单设备节点 */
    led0: led@0 {
        compatible = "example,led";
        reg = <0x00>; /* 假设这个设备只有一个寄存器，地址为0x00 */
        gpio = <&gpio1 15 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* 假设使用GPIO1的第15脚，且为高电平有效 */
    };
};

在这个例子中：

/dts-v1/; 是DTS文件的固定头部，指示这是DTS版本1的文件。
/ 表示根节点，所有设备树都以根节点开始。
model 和 compatible 属性提供了关于这个设备树模型的描述和兼容性信息。
led0: led@0 定义了一个名为led0的设备节点，该节点被归类为led类型，并且有一个地址（或标识符）0。这里的@符号后面跟的是节点的地址或编号。
compatible 属性指定了设备的兼容性字符串，这通常用于驱动程序匹配。
reg 属性定义了设备的寄存器地址。在这个例子中，我们假设设备只有一个寄存器，并且它的地址是0x00。
gpio 属性指定了设备使用的GPIO（通用输入输出）引脚。这里假设设备使用GPIO1的第15脚，并且配置为高电平有效。