遍历设备树规则：device_node 转换成 platform_device的规则

原创 已于 2025-06-12 13:47:59 修改 · 741 阅读 · 16 ·
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#单片机 #嵌入式硬件 #linux #运维

于 2025-06-12 10:29:47 首次发布

1.linux系统的驱动中，在arm设备树中，device_node 转换成 platform_device的规则中，如下规则的目的是什么呢 遍历包含 compatible 属性为 "simple-bus"、"simple-mfd" 或 "isa" 的节点以 及它们的子节点。如果子节点包含 compatible 属性值则会创建一个对应的 platform_device

在Linux内核的设备树（Device Tree）机制中，将device_node转换为platform_device的规则中，针对包含compatible属性为"simple-bus"、"simple-mfd"或"isa"的节点及其子节点的处理，其核心目的可以归纳为以下三点：

1. 实现硬件总线的动态抽象与设备发现

  • 总线控制器的描述：
    "simple-bus"、"simple-mfd"、"isa"等属性通常用于描述总线控制器（如PCI、AMBA总线）。这些节点本身代表总线硬件，其子节点则表示挂载在该总线上的设备（如PCI设备、I2C设备）。
    • 示例：若设备树中存在一个simple-bus节点描述PCI总线控制器，其子节点可能对应具体的PCI设备（如网卡、显卡）。
  • 自动创建子设备：
    当内核检测到某个节点的compatible属性为上述值时，会将其子节点（需同样包含compatible属性）自动转换为platform_device。这一过程模拟了硬件总线的自动探测机制，使得总线控制器驱动能动态发现并管理挂载的设备。

2. 支持复杂硬件拓扑的模块化描述

  • 分层硬件结构：
    现代SoC（系统级芯片）通常包含多层总线结构（如CPU总线、外设总线）。通过simple-bus等属性，设备树可以分层描述这些总线及其挂载的设备，形成树状拓扑。
    • 示例： 

      / {
    soc {
        compatible = "simple-bus";
        cpu@0 { ... };          // 直接挂载在SoC总线上的CPU
        i2c@44e0b000 {         // I2C控制器（总线）
            compatible = "ti,omap4-i2c";
            tps@24 {            // I2C设备（如电源管理芯片）
                compatible = "ti,tps65217";
            };
        };
    };
};
      在此例中，soc节点（simple-bus）的子节点i2c@44e0b000会被转换为platform_device，而tps@24则由I2C总线驱动进一步处理。
  • 避免代码冗余：
    传统内核代码中，总线控制器及其设备的描述需硬编码在驱动中。设备树通过属性标记，将这部分描述外移，减少内核代码冗余，提升可维护性。

3. 兼容旧硬件与驱动模型

  • 历史驱动支持：
    "isa"属性用于兼容传统的ISA（Industry Standard Architecture）总线设备。虽然现代系统已较少使用ISA总线，但内核仍需支持旧硬件。
    • 示例：某些嵌入式系统可能通过桥接芯片模拟ISA总线，设备树通过isa属性标记此类节点，触发内核生成对应的platform_device以兼容旧驱动。
  • 驱动模型统一性：
    即使总线类型不同（如PCI、I2C、SPI），通过simple-bus等属性，内核可将总线控制器统一抽象为platform_device，简化驱动模型。总线控制器驱动（如PCI主机控制器驱动）通过解析子节点的compatible属性，进一步初始化具体设备驱动。

规则的深层逻辑

  • 为什么需要遍历子节点？
    总线控制器的子节点代表实际挂载的设备。若不自动创建这些子设备的platform_device，则需手动为每个设备编写内核代码，违背设备树的设计初衷（硬件描述与驱动分离）。

  • 为什么排除I2C/SPI总线子节点？
    I2C、SPI等总线节点下的子节点（如传感器、存储器）通常由对应的总线驱动（如i2c_client、spi_device）管理。若将这些节点转换为platform_device，会导致设备模型混乱（同一设备被多个驱动管理）。

总结

该规则通过属性标记和层级遍历，实现了：

  1. 硬件总线的自动抽象：将总线控制器及其子设备动态注册为platform_device，模拟硬件探测过程。
  2. 复杂拓扑的模块化描述：以树状结构分层描述SoC内部总线及外设，减少内核代码冗余。
  3. 历史驱动兼容性：支持ISA等旧总线设备，统一驱动模型。

这一机制是Linux内核设备模型与设备树集成的重要体现，显著提升了硬件描述的灵活性和驱动开发的效率。

2."simple-bus"、"simple-mfd"、"isa"分别代表什么总线

在Linux设备树中，"simple-bus"、"simple-mfd"和"isa"是用于描述特定类型硬件节点的兼容性属性（compatible属性值）。它们的含义和用途如下：

1. simple-bus

  • 定义：
    "simple-bus"表示该节点描述的是一个总线控制器（如PCI、AMBA、I2C等总线），其子节点代表挂载在该总线上的设备。

  • 用途：

    • 总线抽象：将总线控制器及其挂载的设备抽象为设备树中的节点，便于内核统一管理。
    • 自动设备发现：内核在解析设备树时，若检测到"simple-bus"属性，会自动将其子节点（需包含compatible属性）转换为platform_device。这一过程模拟了硬件总线的自动探测机制，使得总线控制器驱动能动态发现并管理挂载的设备。

  • 应用场景：

    • 描述SoC（系统级芯片）内部的系统总线（如ARM的AMBA总线）。
    • 例如，在设备树中定义一个simple-bus节点描述PCI总线控制器，其子节点可能对应具体的PCI设备（如网卡、显卡）。

2. simple-mfd

  • 定义：
    "simple-mfd"（Multi-Function Device）表示该节点描述的是一个多合一功能设备，如电源管理芯片（PMIC）或传感器集线器。这些设备通常集成多个功能模块，每个模块可独立控制。

  • 用途：

    • 模块化设备管理：将多合一设备拆分为多个逻辑设备，每个逻辑设备对应一个功能模块（如PMIC中的ADC、DAC、GPIO控制器）。
    • 驱动隔离：为每个功能模块创建独立的platform_device，便于驱动开发和调试。

  • 应用场景：

    • 描述集成多个外设控制器的芯片，如某些型号的PMIC可能集成ADC、DAC、GPIO控制器等。
    • 例如，在设备树中定义一个simple-mfd节点描述PMIC，其子节点可能对应ADC、DAC等独立模块。

3. isa

  • 定义：
    "isa"代表工业标准体系结构（Industry Standard Architecture）总线，是早期PC中广泛使用的16位总线标准。虽然现代系统已较少使用ISA总线，但内核仍需支持旧硬件。

  • 用途：

    • 遗留硬件兼容：在设备树中标记兼容ISA总线的设备节点，以便内核生成对应的platform_device，兼容旧驱动。
    • 模拟接口支持：某些嵌入式系统可能通过桥接芯片模拟ISA总线接口，设备树通过"isa"属性标记此类节点。

  • 应用场景：

    • 支持传统的ISA总线设备（如ISA接口的网卡、声卡）。
    • 例如，在设备树中定义一个isa节点描述ISA总线控制器，其子节点可能对应具体的ISA设备。

总结

属性描述对象核心用途典型应用场景
simple-bus总线控制器总线抽象与自动设备发现SoC内部总线（如AMBA）、PCI总线
simple-mfd多合一功能设备模块化设备管理与驱动隔离PMIC、传感器集线器
isaISA总线控制器/设备遗留硬件兼容与模拟接口支持传统ISA设备、嵌入式模拟ISA接口

这些属性通过设备树机制，将硬件描述与驱动管理解耦，显著提升了Linux内核对复杂硬件系统的支持能力和可维护性。

3.检查节点的 compatible 属性是否包含 "arm" 或 "primecell"。如果是，则不 将该节点转换为 platform_device，而是将其识别为 AMBA 设备。 这个规则的目的是什么呢 

3.为什么排除I2C/SPI总线子节点 

在Linux设备树的处理逻辑中，排除I2C/SPI总线子节点的核心目的是维护总线驱动模型的隔离性，确保不同总线类型的设备由对应的子系统统一管理。以下是这一规则的详细解释：

1. 总线驱动模型的隔离性

  • I2C/SPI总线的独立性：
    I2C和SPI是独立的片上总线协议，各自拥有专用的驱动模型（如i2c_client、spi_device）。这些总线子系统负责：
    • 设备发现与绑定：通过扫描总线上的设备地址，自动发现并绑定驱动。
    • 资源管理：处理总线的时钟、中断、电源状态等底层细节。
    • 协议适配：封装总线特定的通信协议（如I2C的起始/停止条件、SPI的时钟极性）。
  • 与Platform设备的冲突：
    若将I2C/SPI子节点强制转换为platform_device，会导致：
    • 驱动不兼容：通用平台驱动无法理解I2C/SPI设备的地址空间、通信协议等细节。
    • 资源冲突：同一设备可能被多个总线子系统重复注册（如同时作为platform_device和i2c_client）。

2. 设备树的结构化描述

  • 总线控制器的层级关系：
    在设备树中，I2C/SPI控制器通常作为独立节点描述，其子节点代表挂载在总线上的设备。例如： 

    i2c@44e0b000 {
    compatible = "ti,omap4-i2c";
    reg = <0x44e0b000 0x100>;
    interrupts = <72>;
    status = "okay";

    tps@24 {
        compatible = "ti,tps65217";
        reg = <0x24>;
    };
};
    此处：
    • i2c@44e0b000是I2C控制器节点，会被转换为platform_device。
    • tps@24是I2C设备节点，需由I2C子系统处理，而非作为platform_device。
  • 排除规则的作用：
    当内核遍历simple-bus等节点时，会跳过I2C/SPI控制器的子节点，确保：
    1. I2C控制器本身通过platform_device初始化。
    2. 挂载的I2C设备通过i2c_client管理，形成清晰的层级关系。

3. 驱动开发的最佳实践

  • 单一职责原则：
    每个总线子系统（如I2C、SPI、PCI）应独立管理其设备，避免跨子系统操作。例如：
    • I2C设备的驱动应通过i2c_driver注册，而非platform_driver。
    • SPI设备的驱动应通过spi_driver注册，而非直接操作硬件寄存器。
  • 代码复用与维护性：
    通过总线子系统隔离，驱动代码可复用通用逻辑（如I2C消息传递、SPI传输队列），减少冗余。例如： 

    // I2C设备驱动示例
static const struct i2c_device_id tps65217_id[] = {
    { "ti,tps65217", 0 },
    { }
};

static struct i2c_driver tps65217_driver = {
    .driver = {
        .name = "tps65217-pmic",
    },
    .probe = tps65217_probe,
    .id_table = tps65217_id,
};

module_i2c_driver(tps65217_driver);  // 注册为I2C驱动

4. 历史兼容性与生态统一

  • ARM PrimeCell的扩展：
    某些I2C/SPI控制器可能集成ARM PrimeCell外设（如PL022 SPI控制器）。这些设备通过"arm,primecell"标识，并由AMBA子系统管理，进一步强化了总线隔离的必要性。

  • 内核抽象层的完整性：
    Linux内核通过bus_type机制（如i2c_bus_type、spi_bus_type）维护总线驱动的独立性。排除I2C/SPI子节点确保：

    • 设备按总线类型自动分类（如i2c_client归入i2c_bus_type）。
    • 驱动通过标准接口（如i2c_driver）注册，而非依赖平台特定代码。

总结

排除I2C/SPI总线子节点的规则通过以下机制实现：

  1. 总线隔离：确保I2C/SPI设备由专用子系统管理，避免驱动冲突。
  2. 结构化描述：维护设备树中总线控制器的层级关系，清晰表达硬件拓扑。
  3. 生态兼容：统一支持跨SoC的I2C/SPI设备，简化驱动开发与维护。

这一规则是Linux内核对片上总线协议深度优化的体现，确保了多总线环境下设备的可靠管理与驱动的高效复用。

4.自动转换为platform_device

在Linux内核中，设备树（Device Tree）节点自动转换为platform_device的机制是硬件抽象与驱动模型统一的核心设计。以下是这一过程的详细解释：

1. platform_device的作用与适用场景

  • 定义：
    platform_device表示直接连接到处理器系统总线（如AMBA、x86的PCI总线）或集成在SoC内部的外设。这些设备通常没有独立的总线控制器（如I2C、SPI），而是通过内存映射I/O（MMIO）或专用寄存器与CPU通信。

  • 典型设备：

    • 集成在SoC中的GPIO控制器、定时器、看门狗。
    • 直接连接CPU总线的外部设备（如某些型号的以太网控制器）。

2. 自动转换的条件与过程

触发条件

内核在解析设备树时，若检测到以下条件，会触发节点到platform_device的转换：

  1. 父节点类型：
    节点位于simple-bus、simple-mfd或isa等总线控制器节点下。这些父节点本身会被转换为platform_device，表示总线控制器。
  2. compatible属性：
    子节点包含compatible属性，明确标识设备类型（如"acme,foo-device"）。
  3. 排除规则：
    节点不属于I2C、SPI等独立总线子系统（这些设备由i2c_client、spi_device管理）。
转换流程
  1. 设备树遍历：
    内核从根节点开始递归遍历设备树，识别所有符合条件的节点。
  2. 资源提取：
    从节点中提取硬件资源（如寄存器地址范围reg、中断号interrupts、时钟源clocks）。
  3. 设备创建：
    调用of_platform_device_create_pdata()等函数，将节点信息封装为platform_device结构体。
  4. 驱动绑定：
    通过compatible属性匹配对应的platform_driver，完成驱动与设备的绑定。

3. 示例：从设备树到platform_device

设备树描述

soc {
    compatible = "simple-bus";  // 总线控制器节点
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    foo-device@1000 {
        compatible = "acme,foo-v1";  // 子节点，触发platform_device创建
        reg = <0x1000 0x100>;        // 寄存器地址范围
        interrupts = <1 34>;         // 中断号
    };
};
内核处理过程
  1. 解析父节点：
    soc节点因compatible = "simple-bus"被转换为platform_device，表示总线控制器。
  2. 解析子节点：
    foo-device@1000因包含compatible属性，被识别为需创建platform_device的设备。
  3. 资源填充：
    提取reg和interrupts属性，填充到platform_device.resource字段。
  4. 驱动匹配：
    内核搜索所有platform_driver，找到compatible为"acme,foo-v1"的驱动（如foo_driver），并调用其probe()函数。

4. 排除I2C/SPI子节点的原因

  • 总线隔离性：
    I2C和SPI设备由独立的子系统（i2c_core、spi_core）管理，这些子系统：
    • 自动扫描总线：通过i2c_new_device()、spi_new_device()动态发现设备。
    • 协议适配：封装总线特定的通信逻辑（如I2C的起始/停止条件）。
    • 资源冲突避免：确保同一设备不会同时被platform_device和i2c_client注册。
  • 驱动模型一致性：
    若将I2C/SPI设备强制转换为platform_device，会导致：
    • 驱动不兼容：通用平台驱动无法处理I2C/SPI的地址空间或通信协议。
    • 功能冗余：I2C/SPI子系统已提供设备发现、资源管理等功能，重复实现会浪费资源。

5. 特殊处理：AMBA设备与PrimeCell外设

  • AMBA总线：
    若节点包含"arm"或"primecell"兼容性字符串，内核会将其识别为AMBA设备，而非platform_device。例如：

    amba_bus {
    compatible = "arm,amba-bus";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    pl011_uart@90000000 {
        compatible = "arm,pl011";  // PrimeCell UART
        reg = <0x90000000 0x1000>;
        interrupts = <1 34>;
    };
};

    此处pl011_uart@90000000会被转换为amba_device，由AMBA子系统管理。

  • 驱动绑定：
    AMBA设备通过amba_driver接口注册驱动（如amba_pl011_driver），而非platform_driver。这确保了：

    • 总线协议适配：AMBA子系统处理地址解码、中断路由等底层细节。
    • 生态兼容性：ARM PrimeCell外设的驱动可在不同厂商的SoC上复用。

6. 自动转换机制的优势

  • 硬件抽象：
    将设备树中的硬件描述转换为内核统一的数据结构（platform_device），隐藏底层细节（如寄存器地址、中断号）。
  • 驱动复用：
    驱动通过compatible属性匹配设备，无需关心具体硬件平台，实现“编写一次，处处运行”。
  • 动态配置：
    设备树可在运行时修改（如通过固件更新），无需重新编译内核即可调整硬件配置。

总结

设备树节点自动转换为platform_device的机制通过以下步骤实现：

  1. 条件匹配：基于父节点类型、compatible属性和排除规则。
  2. 资源提取：从设备树中提取硬件配置。
  3. 设备创建：封装为platform_device结构体。
  4. 驱动绑定：通过compatible属性匹配驱动。

这一机制是Linux内核对复杂硬件系统高效管理的基石，确保了驱动开发的简洁性、跨平台兼容性和生态统一性。

5.为什么排除I2C/SPI总线子节点？ I2C、SPI等总线节点下的子节点（如传感器、存储器）通常由对应的总线驱动（如i2c_client、spi_device）管理。若将这些节点转换为platform_device，会导致设备模型混乱（同一设备被多个驱动管理）。

在Linux内核的设备树处理逻辑中，排除I2C/SPI总线子节点（如传感器、存储器）并阻止其自动转换为platform_device的核心目的是维护设备模型的完整性和驱动管理的隔离性。以下是这一规则的详细技术解释：

1. 总线驱动模型的专属职责

  • I2C/SPI子系统的设计目标：
    I2C和SPI是独立的片上总线协议，各自拥有专用的驱动子系统（如i2c_core、spi_core）。这些子系统负责：
    • 设备发现与枚举：通过扫描总线上的设备地址，自动发现并注册设备（如i2c_client、spi_device）。
    • 协议适配：封装总线特定的通信逻辑（如I2C的起始/停止条件、SPI的时钟极性和相位）。
    • 资源管理：分配中断号、配置时钟源，并处理总线仲裁（如I2C的多主设备竞争）。
  • 与Platform设备的职责冲突：
    platform_device模型的设计目标是管理直接连接到系统总线（如AMBA、x86的PCI总线）或集成在SoC内部的外设。若将I2C/SPI设备强制转换为platform_device，会导致：
    • 功能冗余：I2C/SPI子系统已提供设备发现、资源管理等功能，重复实现会浪费资源。
    • 协议不兼容：platform_driver无法理解I2C/SPI设备的地址空间或通信协议，导致驱动无法正确操作硬件。

2. 设备模型混乱的风险

  • 驱动冲突：
    若一个I2C设备同时被注册为platform_device和i2c_client，内核可能尝试多次绑定驱动，导致：
    • 内存泄漏：重复分配设备结构体（如struct device）。
    • 功能异常：驱动可能因竞争条件（Race Condition）同时访问硬件寄存器，导致数据损坏或系统崩溃。
  • 资源重复分配：
    I2C/SPI子系统会为设备分配中断号、DMA通道等资源。若platform_device也尝试分配相同资源，会导致：
    • 资源冲突：同一中断号被多个设备使用，引发不可预测的行为。
    • 内核崩溃：资源分配失败时，可能触发Oops或Panic。
  • 调试困难：
    设备模型混乱会使得内核日志（如dmesg）中出现重复的设备注册/注销记录，增加调试难度。例如： 

    [ 1234.567890] platform_device_register: duplicate device 'foo-sensor'
[ 1234.567901] i2c_new_device: already registered as platform_device

3. 内核设计原则：隔离性与单一职责

  • 模块化设计：
    Linux内核通过bus_type机制（如i2c_bus_type、spi_bus_type）隔离不同总线类型的设备管理。这种设计：
    • 提高可维护性：每个总线子系统独立演化，修复漏洞或添加功能时无需修改其他代码。
    • 增强安全性：限制驱动的权限（如仅允许I2C驱动访问I2C控制器寄存器）。
  • 避免隐式依赖：
    若I2C/SPI设备被强制转换为platform_device，驱动可能隐式依赖平台总线的特定行为（如地址映射方式），导致：
    • 跨平台兼容性问题：同一驱动在不同SoC上表现不一致。
    • 功能回归：内核升级后，平台总线行为变化可能破坏原有驱动逻辑。

4. 实际案例：I2C温度传感器的驱动管理

  • 正确配置：
    设备树中定义I2C温度传感器节点： 

    i2c@44e0b000 {
    compatible = "ti,omap4-i2c";
    reg = <0x44e0b000 0x100>;
    interrupts = <72>;

    tmp102@48 {
        compatible = "ti,tmp102";
        reg = <0x48>;
    };
};
    内核处理流程：
    1. i2c@44e0b000节点被转换为platform_device，初始化I2C控制器。
    2. tmp102@48节点由I2C子系统处理，创建i2c_client并绑定tmp102_driver。
    3. 驱动通过I2C协议读取温度数据，无需关心底层总线细节。
  • 错误配置：
    若强制将tmp102@48转换为platform_device： 
    


    soc {
    compatible = "simple-bus";

    tmp102@48 {
        compatible = "ti,tmp102";
        reg = <0x48>;  // 错误！I2C地址无法直接映射为平台总线地址
    };
};
    导致的问题：
    • platform_driver尝试通过内存映射I/O（MMIO）访问I2C地址0x48，但该地址在平台总线上无效。
    • 驱动读取到随机数据，导致温度值错误或系统崩溃。

5. 调试与验证方法

  • 内核日志分析：
    使用dmesg命令检查设备注册日志，确认设备是否由正确的子系统管理：

    [ 1234.567890] i2c i2c-0: new_device: Instantiated device tmp102 at 0x48
[ 1234.567901] tmp102 1-0048: device identified as ti,tmp102

    若出现platform_device_register日志，则表明设备被错误转换。

  • 符号检查：
    使用/sys/bus/目录验证设备归属：

    ls /sys/bus/i2c/devices/ # 应包含tmp102@48
ls /sys/bus/platform/devices/ # 不应包含tmp102@48

总结

排除I2C/SPI总线子节点的规则通过以下机制确保系统稳定性：

  1. 职责隔离：I2C/SPI设备由专用子系统管理，避免驱动冲突和资源重复分配。
  2. 协议适配：总线子系统封装通信细节，使驱动开发更简单。
  3. 设计原则：遵循模块化、单一职责原则，提高内核可维护性和安全性。

这一规则是Linux内核对复杂硬件系统高效管理的关键设计，确保了驱动开发的简洁性、跨平台兼容性和生态统一性。

6.PCI、I2C、SPI和simple-bus的关系 

PCI、I2C、SPI和simple-bus是计算机系统中不同层次和场景下使用的总线协议，它们在硬件连接、通信机制和应用场景上存在显著差异。以下是它们的关系解析：

1. 硬件层次与角色

PCI（Peripheral Component Interconnect）
  • 定位：
    PCI是一种高速外部总线标准，主要用于连接计算机主板上的高速外设（如显卡、网卡、SATA控制器）。它通常作为系统总线，直接与CPU或芯片组（如北桥）相连。
  • 特点：
    • 高速传输：支持高达数十GB/s的带宽（如PCIe 4.0）。
    • 热插拔：部分变种（如PCIe）支持热插拔。
    • 地址空间：使用内存映射I/O（MMIO）或端口映射I/O（PMIO）。
I2C（Inter-Integrated Circuit）
  • 定位：
    I2C是一种低速串行总线，主要用于连接嵌入式系统中的低速外设（如传感器、EEPROM、实时时钟）。它通常作为片上总线或板级总线。
  • 特点：
    • 双线接口：仅需SDA（数据线）和SCL（时钟线）。
    • 多主设备支持：允许多个主设备（如MCU、传感器）共存。
    • 地址分配：通过7位或10位地址唯一标识设备。
SPI（Serial Peripheral Interface）
  • 定位：
    SPI是一种高速同步串行总线，常用于连接需要较高数据传输速率的外设（如闪存、触摸屏控制器、ADC/DAC）。它通常作为片上总线或短距离板级总线。
  • 特点：
    • 四线接口：包括MOSI（主出从入）、MISO（主入从出）、SCK（时钟）、CS（片选）。
    • 全双工通信：支持同时读写操作。
    • 灵活拓扑：支持单主多从或菊花链拓扑。
simple-bus
  • 定位：
    simple-bus是Linux设备树中的一个兼容性属性，用于描述总线控制器节点（如PCI、I2C、SPI控制器本身）。它表示该节点是一个总线控制器，其子节点代表挂载在该总线上的设备。
  • 特点：
    • 抽象层：将总线控制器抽象为platform_device，便于内核统一管理。
    • 自动设备发现：内核通过解析子节点的compatible属性，自动发现并绑定驱动。

2. 层次结构关系




系统总线（如PCI）
  │
  ├─ CPU/内存控制器
  │
  ├─ PCI设备（如显卡、网卡）
  │
  └─ 桥接芯片（如PCH）
        │
        ├─ I2C控制器（simple-bus节点）
        │   ├─ I2C设备（如传感器、EEPROM）
        │
        └─ SPI控制器（simple-bus节点）
              ├─ SPI设备（如闪存、触摸屏控制器）

3. 通信机制对比

特性PCII2CSPI
传输速率高（GB/s级）低（100kbps~4Mbps）中（Mbps~数十Mbps）
拓扑结构点对点/多设备多主从单主多从/菊花链
地址空间内存映射/端口映射7/10位地址片选信号（CS）
典型应用显卡、网卡传感器、EEPROM闪存、触摸屏
设备树表示PCI控制器节点I2C控制器节点SPI控制器节点
子节点管理PCI子设备I2C设备（i2c_client）SPI设备（spi_device）

4. 设备树中的协同工作

  • PCI控制器节点：

    


    pci@10000000 {
    compatible = "pci-host-ecam-generic";
    reg = <0x10000000 0x1000000>;
    bus-range = <0x0 0xff>;
    #address-cells = <3>;
    #size-cells = <2>;
};

    此处pci@10000000节点描述PCI控制器，内核会将其转换为platform_device，并扫描PCI总线上的设备。

  • I2C控制器节点：

    i2c@44e0b000 {
    compatible = "ti,omap4-i2c";
    reg = <0x44e0b000 0x100>;
    interrupts = <72>;
    status = "okay";
};

    此处i2c@44e0b000节点描述I2C控制器，内核会将其转换为platform_device，并通过I2C子系统管理挂载的设备（如tmp102@48）。

  • SPI控制器节点：

    spi@48030000 {
    compatible = "ti,omap4-spi";
    reg = <0x48030000 0x1000>;
    interrupts = <73>;
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;
    status = "okay";
};

    此处spi@48030000节点描述SPI控制器，内核会将其转换为platform_device，并通过SPI子系统管理挂载的设备（如mcp3208@0）。

5. 实际应用场景

  • PCI：
    • 连接高性能GPU（如NVIDIA RTX 4090）到CPU，实现游戏或AI计算。
    • 连接企业级SSD（如PCIe 4.0 NVMe盘）到服务器主板，提供高速存储。
  • I2C：
    • 在智能手机中连接温度传感器（如TMP102）到应用处理器，实现实时温控。
    • 在工业控制器中连接EEPROM（如24C02）到MCU，存储配置参数。
  • SPI：
    • 在嵌入式系统中连接NOR闪存（如S25FL256L）到处理器，存储启动代码。
    • 在汽车电子中连接触摸屏控制器（如STMPE811）到微控制器，实现触控输入。

总结

PCI、I2C、SPI和simple-bus的关系可概括为：

  1. 层次化连接：PCI作为系统总线连接高速设备，I2C/SPI作为片上总线连接低速外设，simple-bus在设备树中描述这些总线控制器。
  2. 协议互补：PCI提供高速传输，I2C/SPI满足低速/低成本需求，simple-bus实现总线控制器的抽象管理。
  3. 内核协同：内核通过simple-bus节点发现总线控制器，再通过PCI、I2C、SPI子系统管理挂载的设备，形成完整的硬件抽象层。

 

RK3568平台开发系列讲解（设备树篇）device_node 转换成 platform_device
内核笔记
11-15 188
内核的初始化过程中， 各个子系统和架构会注册自己的初始化函数。这些初始化函数负责完成特定子系统或架构相关的初始化工作， 例如初始化硬件设备、 注册中断处理程序、设置内存映射等。内核中的一个函数， 用于在内核初始化过程中执行架构相关的初始化函数。它属于内核的初始化调用机制， 用于确保在系统启动过程中适时地调用特定架构的初始化函数。函数会被调用， 以确保所有与当前架构相关的初始化函数按照正确的顺序执行。函数的作用是在内核初始化过程中自动解析设备树，并根据设备树中的设备节点创建对应的。， 但是并不是所有的。
设备树(三):device_node转换为platform_device
qq_35552527的博客
04-27 1278
kernel版本：4.4.143 //kernel启动会通过下面的函数调用按顺序执行.init.data代码段中的函数 --> start_kernel // init/main.c ----> rest_init(); ------> pid = kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS); --------> kerne...
device node结构体转换成platform_device结构体
weixin_42031299的博客
07-30 995
1)e；(2)of_platform_bus_create()函数这里是递归调用，因为设备树的数据组织方式是树形的，很适合递归的方式去访问；
[设备树][dts]：_device_node转换为platform_device
天天搬砖的秃头程序员的博客
10-09 306
设备树使用规则/Device Tree Usage
夜风的博客
01-14 1174
设备树 设备树(Device tree)是一套用来描述硬件属相的规则。ARM Linux采用设备树机制源于2011年3月份Linux创始人Linus Torvalds发的一封邮件，在这封邮件中他提倡ARM平台应该参考其他平台如PowerPC的设备树机制描述硬件。 DTS(Device tree syntax，另一种说法是Device tree source)是设备树源文件，为了方便阅读及修改，采用...
Device Tree (四) - device_node -＞ platform_device
滴水藏海
03-18 1183
device_node -> platform_device
设备树生成platform_device过程
qq_40481255的博客
07-01 964
of_platform_default_populate of_platform_populate 查找of_default_bus_match_table列表中compatible属性的节点,遍历其子节点,调用of_platform_bus_create. root等于NULL,从设备树根节点开始扫描. 为当前设备树节点创建device, 并递归遍历子节点,同样创建device. 没有compatible属性则忽略. 分配内存,初始化并注册platform_device. status属性不为"oka
设备树操作关键函数：of_find_device_by_node详解
1. **of_fdt.h**：这个头文件主要用于处理DTB文件，尽管在内核中DTB通常已经转换成了易于使用的`device_node`树结构。但是，对于直接操作DTB文件的需求相对较少，大部分情况下，开发者会通过`device_node`来间接访问...
dtb文件的device_node展开转换成platform_deivce的条件是什么
最新发布
12-10
在Linux内核中，设备树（Device Tree）的节点（`device_node`）在系统启动时被转换为`platform_device`结构体，这一转换过程需要满足特定条件。以下是转换发生的核心条件： 1. **节点具有`compatible`属性** 设备...
内核对设备树的处理——device_node转换为platform_device
u014044624的博客
03-17 822
本节学习内核如何将转换为。先回顾一下。所谓总线设备驱动模型，就是将设备分为）和）两部分。使用总线设备驱动模型，如果要去修改，就需要，还要。而就是将通过来描述，这样，修改平台设备后就不需要重新编译内核，。使用设备树的流程大致如下：首先，编写文件，然后使用dtc工具编译dts文件得到dtb文件，内核解析dtb文件生成device_node，之后再将device_node转换成platform_device。以之前的jz2440.dts为例。
设备树规则-dtb
Poseidon's Maserati
08-06 442
DTC工具的作用： 将dts中的宏定义展开，检查dts中的语法错误等，最终编译成唯一的一个dtb文件。 DTB文件布局（大端字节序）： 大小端字节序只对存储数值有影响，对于字符串的存储是一样的，比如“abc”，永远是低：a,中:b,高:c。 struct ftd_header (free space) memory reservation blo...
3.5内核对设备树的处理——device_node转换为platform_device
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10-23 2301
本节学习内核如何将转换为。先回顾一下。所谓总线设备驱动模型，就是将设备分为（）和（）两部分。使用总线设备驱动模型，如果要去修改，就需要，还要。而设备树就是将通过来描述，这样，修改平台设备后就不需要重新编译内核，。使用设备树的流程大致如下：首先，编写dts文件，然后使用dtc工具编译dts文件得到dtb文件，内核解析dtb文件生成device_node，之后再将device_node转换成platform_device。以之前的jz2440.dts为例。依次分析各个节点。
device tree 生成device node 到 platform_device
aotasu7207的博客
08-25 191
http://blog.csdn.net/lichengtongxiazai/article/details/38942033 http://blog.csdn.net/mcgrady_tracy/article/details/42777969 转载于:https://www.cnblogs.com/youngvoice/p/5807100.html
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04-24 868
【版权申明】未经博主同意，谢绝转载！（请尊重原创，博主保留追究权） Linux内核对设备树的处理(下) 4. device_node转换为platform_device
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03-28 1472
写驱动程序的时候，需要把驱动分为平台device和平台driver两部分。在平台device中会放入硬件所使用的资源，使用C代码来指定platform_device,当需要修改硬件资源时，比如说想去修改led的引脚时，需要重新修改C文件，重新编译内核。再后来我们使用了设备树，可以在设备树中指定硬件资源。设备树是dts文件，它会转换成dtb文件，最终给内核使用。内核会来解析dtb文件得到一系列的device_node，最后一步，将device_node转换成platform_device. ...
linux设备树详解
09-20
现在的linux内核(Linux3.X)都已支持设备树机制(dts)，不管你是玩内核还是玩驱动，一定会碰到设备树，而网上虽然有很多博客，但都讲的不够清晰，看了还是不懂，半桶水，学员急需一套讲解设备树比较透彻的课程，所以我们来了，致力于帮助广大学员扫清设备树在驱动以及内核学习中的障碍。
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