Linux设备树DT编写与使用技巧

引言

在嵌入式系统开发的过程中，配置和管理硬件资源是非常重要的一部分。传统的方法往往依赖于复杂的脚本和配置文件，这些文件可能会随着时间的推移而变得难以维护。为了解决这个问题，Linux社区引入了一个新的机制：设备树（Device Tree）。设备树提供了一种更加灵活、可扩展且易于维护的方式来描述硬件架构，并为嵌入式系统开发者提供了更强大的工具。

什么是设备树？

设备树是一种数据结构，它通过一棵类似于文件系统目录结构的层次性表示来描述硬件组件及其相互关系。这使得描述复杂硬件平台变得容易，同时也简化了驱动程序和其他软件对硬件资源访问的问题。

设备树编写基础

设备节点

每个节点代表一个物理或逻辑实体，比如CPU、内存、I/O端口等。在编写时，我们需要定义这些节点以及它们之间的关系。例如，一个CPU节点可能包含其速度、类型信息，以及它所连接到的外设。

/dts-v1/;

/ {

model = "MyBoard";

compatible = "mycompany,myboard", "simpleboard";

aliases {

serial0 = "/soc/ttyS0";

};

soc: soc@0 {

#address-cells = <1>;

#size-cells = <1>;

cpu@0 {

device_type = "cpu";

compatible = "arm,cortex-a9";

reg = <0x00000000 0x00001000>;

clock-frequency = <792000000>;

clocks;

};

属性属性

每个节点可以有多个属性，它们用于指定特定的参数值，比如寄存器地址或者最大值限制等。这些属性可以帮助驱动程序根据实际情况进行适应性调整。

reg-names{

uartclk="uart_clk"

};

regulators{

clk_regulator: clk-regulator@1{

regulator-name="UART Clock Regulator";

regulator-min-microvolt=800000;

regulator-max-microvolt=1350000;

};

};

子节点与父子关系

子节点通常位于父节点下方，以此来表示它们属于某个物理或逻辑实体的一部分。这种层级结构使得查询特定组件及其上下文变得简单高效。

/soc/lcd-controller@10004000 {

compatible ="lcd-controller,simple-lcd-driver";

lcd-panel@[email protected]01 {

// LCD panel properties...

使用设备树在嵌入式Linux系统中

内核初始化流程中的角色

在启动过程中，内核会读取并解析根目录下的device tree blob（dtb），然后利用这份信息来初始化各个组成单元，如CPU、RAM、I/O控制器等。此过程称作“of_init”。通过这样一种自底向上的方式，不同层级间相互协调，使得整个系统能够正常运行。

用户空间应用程序如何接收到dtb信息？

用户空间应用程序不直接操作dtb，而是通过sysfs虚拟文件系统获取相关信息。当用户空间应用想要了解或配置某块硬件时，可以访问相应路径下的特殊文件，就像读取/proc中关于进程状态一样直观易懂。

# 查看某块GPU Device 的property信息。

cat /sys/devices/platform/gpu_device_4.3.10-dev/board_info.txt

设备树优化与性能考虑

减少冗余：避免重复定义已知兼容性的平台，以减少dtb大小，从而提高boot时间。

合理设计：对于大型项目来说，将较小功能分散到不同的dts源代码片段中，便于维护和更新。

使用DTS Generator：自动生成DTS代码，可以节省大量手工编辑工作，并确保正确性。

保持清晰度：避免过度缩略语及命名混淆，每个变量都应该有明确含义，以便他人理解和修改代码。

总结：

本篇文章介绍了Linux Device Tree（DT）的概念及其在嵌入式Linux环境中的作用。一旦掌握了基本知识，即可开始学习如何将其集成到现有的项目之中，从而提升项目整体效率并降低成本。本系列教程旨在为初学者提供全面的指导，但同时也鼓励进一步深究以满足专业需求。在未来的教程里，我们将探讨更多关于嵌入式Linux开发技巧，以及如何将这些技术融合至具体产品之中，以实现最终目标——创建出既高效又稳定的商用产品。