linux 设备树代码分析

一、基础概念

1. 设备树（Device Tree）
   • 在Linux内核中，设备树是一种数据结构，用于描述硬件平台上的设备信息。它以一种统一的格式来表示不同类型的硬件组件，如CPU、内存、外设等之间的关系。
   • 设备树源文件（.dts）采用一种类似C语言的结构，但有其特定的语法规则。这些源文件被编译成设备树二进制文件（.dtb），然后被内核在启动时解析使用。

• 设备树代码结构
  • 设备树代码主要由节点（node）组成。每个节点代表一个硬件设备或者设备组。
  • 节点包含属性（property），属性描述了设备的各种特性，例如寄存器地址范围、中断号、设备名称等。
  • 节点之间可以有父子关系，这种关系反映了硬件设备在物理或逻辑上的层次结构。

二、优势

1. 硬件抽象
   • 对于内核来说，设备树提供了一种统一的硬件描述方式。不同的硬件平台可以使用相同的设备树结构来描述各自的硬件，使得内核代码可以更通用，减少了针对特定硬件的代码量。

• 可移植性
  • 当硬件平台发生变化时，只需要修改设备树源文件即可，不需要对内核代码进行大规模的修改。这有助于提高软件在不同硬件平台上的可移植性。
• 易于维护
  • 设备树将硬件信息集中管理，使得硬件的添加、删除或修改更加方便。开发人员可以很容易地在设备树中找到特定硬件的描述并进行调整。

三、类型

1. 完整设备树（Full Device Tree）
   • 描述了整个硬件平台的所有设备信息，包括CPU、内存、各种外设等。这种设备树适用于对硬件进行全面控制和管理的情况。

• 设备树片段（Device Tree Fragment）
  • 只描述了部分设备信息。它可以被动态地加载到设备树中，用于在不重新编译整个设备树的情况下添加或修改部分硬件设备的描述。

四、应用场景

1. 嵌入式系统开发
   • 在嵌入式系统中，硬件资源相对有限且定制化程度高。设备树可以精确地描述硬件平台的特点，帮助内核正确初始化设备。

• 物联网设备开发
  • 物联网设备种类繁多，硬件配置差异较大。设备树能够适应不同物联网设备的硬件需求，提高开发效率。

五、常见问题及解决方法

1. 设备树节点匹配错误
   • 原因：可能是设备树中的节点名称、属性与内核中的驱动程序期望的不匹配。例如，驱动程序期望某个设备节点有一个特定的中断号属性，但设备树中没有正确设置。
   • 解决方法：仔细检查设备树源文件中相关节点的属性设置，与驱动程序的文档进行对比。确保节点名称、属性类型和值都正确无误。
   • 示例：
   • 假设一个GPIO设备的驱动程序期望设备树中的节点有gpio - pins属性来指定使用的GPIO引脚号。如果在设备树中没有设置这个属性或者设置错误，驱动程序将无法正确识别和使用该GPIO设备。
   • 正确的设备树节点设置可能如下：
   • 正确的设备树节点设置可能如下：

• 设备树编译错误
  • 原因：可能是设备树源文件的语法错误，如缺少分号、括号不匹配等。
  • 解决方法：使用设备树编译工具（dtc）进行编译时，仔细查看编译输出的错误信息。根据错误提示定位到设备树源文件中的相应位置并进行修正。
  • 例如，如果设备树源文件中有如下错误代码：
  • 例如，如果设备树源文件中有如下错误代码：
  • 编译时会报错，需要将最后一行的clocks = <&clk_cpu>;修改为clocks = <&clk_cpu>;并添加分号。
• 设备未被内核正确识别
  • 原因：除了设备树节点匹配错误外，还可能是设备树没有被正确加载到内核中。例如，在启动过程中，设备树二进制文件（.dtb）没有正确地传递给内核。
  • 解决方法：检查系统的启动配置，确保设备树二进制文件的路径正确并且在启动参数中被正确指定。在一些嵌入式系统中，可能需要检查引导加载程序（bootloader）的配置。