1. 介绍
Linux设备树是一种描述硬件架构和设备连接关系的数据结构，它在Linux内核中发挥着重要的作用。通过设备树，内核可以理解硬件的特性和配置，从而正确加载和驱动设备。本文将探索Linux设备树的奥秘，介绍其基本原理和使用方法。
2. 设备树的基本原理
2.1 设备树的组织结构
设备树以一种层次结构的方式组织并描述硬件设备和其之间的连接关系。树的根节点代表整个系统，每个节点可以有一个或多个子节点。每个节点都有一个唯一的名字标识，通过这个名字可以在设备树中定位到该节点。
设备树节点的示例：
node {
prop1 = <value1>;
prop2 = <value2>;
...
};
每个节点可以包含属性（properties），属性是一个键值对，用来描述设备的特性和配置。属性的值可以是整数、字符串、引用等。属性的名称是可以自定义的，可以根据实际需要来命名。
设备树的最重要的概念之一是设备树绑定（device tree binding），它定义了设备树节点的类型和属性的语义。设备树绑定文件通常以".dts"为后缀，用来描述设备树节点的类型。
2.2 设备树的编译和加载
设备树在Linux内核编译过程中被编译成二进制的形式，后缀为".dtb"。编译后的设备树文件可以通过编译器工具链的dtc命令进行编译。
设备树的编译示例：
$ dtc -I dts -O dtb -o output.dtb input.dts
编译得到的二进制设备树文件可以通过bootloader加载到内存中。在Linux内核启动过程中，内核解析设备树并在内核中建立相应的数据结构，从而正确加载和驱动硬件设备。
3. 设备树在Linux驱动中的应用
设备树在Linux驱动中起着关键的作用，可以帮助内核了解硬件设备的配置和特性，从而正确加载和配置驱动程序。
3.1 设备树与设备驱动的对应关系
设备树中的设备节点与Linux设备驱动程序之间存在一一对应的关系。设备树中的设备节点描述了设备的特性和配置，与之对应的设备驱动程序则根据设备树的信息来进行初始化和配置。
设备树节点与驱动程序的对应示例：
node {
compatible = "vendor,device";
};
设备树中的节点属性"compatible"用来指定设备节点对应的驱动程序的兼容性字符串。内核会根据设备树中的"compatible"属性来选择合适的驱动程序来处理该设备节点。
3.2 使用设备树绑定进行驱动开发
通过设备树绑定，我们可以在设备树中定义自定义的设备节点类型和属性，并使用这些设备节点来描述硬件的特性和配置。在驱动开发中，我们可以使用设备树绑定来解析设备树节点的属性，并将其转换为相应的设备驱动程序的配置。
设备树绑定的C代码示例：
static const struct of_device_id my_driver_dt_ids[] = {
{ .compatible = "vendor,device" },
{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_driver_dt_ids);
static int my_driver_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
struct my_device *my_dev;
int ret;
my_dev = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(struct my_device), GFP_KERNEL);
if (!my_dev)
return -ENOMEM;
/* 解析设备树属性并设置设备驱动程序的配置 */
ret = of_property_read_u32(np, "prop1", &my_dev->prop1);
if (ret)
return ret;
ret = of_property_read_string(np, "prop2", &my_dev->prop2);
if (ret)
return ret;
/* 驱动程序的初始化和配置 */
...
return 0;
}
static struct platform_driver my_driver = {
.probe = my_driver_probe,
.remove = my_driver_remove,
.driver = {
.name = "my_driver",
.of_match_table = my_driver_dt_ids,
.owner = THIS_MODULE,
},
};
module_platform_driver(my_driver);
在设备驱动程序中，使用of_device_id结构和MODULE_DEVICE_TABLE宏定义了设备树中节点属性与驱动程序之间的对应关系。在驱动程序的probe函数中，通过platfom_device结构体的of_node字段可以获取到设备节点的设备树。
4. 结论
本文介绍了Linux设备树的基本原理和使用方法。设备树通过描述硬件设备的特性和配置，帮助内核正确加载和驱动设备。设备树在Linux驱动中起着关键的作用，通过设备树可以将设备节点与驱动程序进行对应，从而实现正确的设备驱动初始化和配置。深入理解设备树对于Linux驱动开发和嵌入式系统开发都非常重要。