Part 01

●  Linux設(shè)備樹機(jī)制的介紹  ● 

1.1 概念

設(shè)備樹（device tree）是一種描述硬件資源的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，起源于Open Firmware（OF：開源固件）。在Linux kernel v2.6之前的版本，關(guān)于ARM架構(gòu)的板級(jí)硬件資源均通過.c和.h文件寫“死”在arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx目錄下，在開發(fā)一款設(shè)備時(shí)，Linux kernel中充斥著許多無用的硬件信息，不利于閱讀和維護(hù)。在Linux ARM kernel v3.x之后正式引入設(shè)備樹機(jī)制，主要是為減少這類無用的硬件板級(jí)信息被寫入Linux kernel中污染內(nèi)核，有了設(shè)備樹，則可通過它來將所需的硬件信息傳遞給Linux kernel。

1.2 組成

設(shè)備樹主要包含dts（device tree source，源文件）、dtc（device tree compiler，編譯工具）和dtb（device tree blob，二進(jìn)制文件）。

dts 是設(shè)備樹描述的源文件，在ARM架構(gòu)下，一個(gè)dts對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)備，一般位于arch/arm(64)/boot/dts目錄下，該文件一般會(huì)有包含對(duì)應(yīng)名稱的.dtsi文件，類似于c語言的頭文件，主要是一些SOC的宏定義共性部分。

dtc 是設(shè)備樹的編譯工具，類似于gcc等編譯器，但與gcc不同的是dtc無需外部安裝，是由內(nèi)核自帶的?？梢詫?dts文件編譯成.dtb文件。

dtb 是設(shè)備樹二進(jìn)制文件，可被Linux kernel識(shí)別解析，也可被bootloader解析。

dtbo 是overlay編譯出來的二進(jìn)制文件。

dts、dtc和dtb三者間的關(guān)系如下圖：

Part 02

●  設(shè)備樹框架和dts文件語法格式  ● 

2.1 設(shè)備樹基本框架

設(shè)備樹文件基本結(jié)構(gòu)主要有以下幾部分，其形式有點(diǎn)類似xml文件。

• 單根節(jié)點(diǎn)（root）：/
• 節(jié)點(diǎn)名稱：圖中的"node1"和"node2"
• 子節(jié)點(diǎn)："child-node1"和"child-node2"
• 節(jié)點(diǎn)地址：node@xxx
• 屬性（property）：是一組鍵值對(duì)，包括屬性名稱（property name）和屬性值（property value）
• 標(biāo)簽（label，可選項(xiàng)）

??https://elinux.org/Device_Tree_Usage#Basic_Data_Format??

值得注意的是，“/”是根節(jié)點(diǎn)，每個(gè)設(shè)備樹文件僅有一個(gè)，當(dāng)在設(shè)備樹中發(fā)現(xiàn)有多個(gè)根節(jié)點(diǎn)時(shí)，在編譯過程中這些根節(jié)點(diǎn)會(huì)合并成一個(gè)。

2.2 dts文件語法格式

與c語言類似，dts同樣支持頭文件，其頭文件擴(kuò)展名為.dtsi，一般通過#include xxx來引用。

例如，以全志H616這款芯片為例，基于Linux v4.9版本的orangepi開發(fā)板的時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)（部分）如下：

?/dts-v1/;
/memreserve/ 0x0000000048000000 0x0000000001000000;
/ {
interrupt-parent = <0x1>;
#address-cells = <0x2>;
#size-cells = <0x2>;
model = "Orange Pi Zero 2";
compatible = "allwinner,h616", "arm,sun50iw9p1";
clocks {
compatible = "allwinner,clk-init";
device_type = "clocks";
#address-cells = <0x2>;
#size-cells = <0x2>;
ranges;
reg = <0x0 0x3001000 0x0 0x1000 0x0 0x7010000 0x0 0x400 0x0 0x7000000 0x0 0x4>;
};

上述中，特別重要的compatible屬性，它可以以“,”格式指定名稱的優(yōu)先選擇。設(shè)備樹中每個(gè)代表設(shè)備的節(jié)點(diǎn)都要有一個(gè)compatible屬性，它是OS用于決定綁定到設(shè)備驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵特征。

Part 03

●  設(shè)備樹的修改與內(nèi)核編譯安裝  ● 

在編寫模塊的驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，為不影響內(nèi)核結(jié)構(gòu)，通常在外部目錄下建立一個(gè)用于存放編寫的驅(qū)動(dòng)源碼和編譯生成的.ko的文件夾，生成的.ko可以在系統(tǒng)啟動(dòng)后單獨(dú)加載運(yùn)行，且無需和內(nèi)核一起編譯，方便更新。其流程一般為：makefile文件編寫，接著進(jìn)行驅(qū)動(dòng)源碼編寫（可找優(yōu)秀的架構(gòu)進(jìn)行修改，填充細(xì)節(jié)，如compatible，讀、寫操作等），然后編譯生成.ko文件，進(jìn)一步修改與單板相關(guān)的設(shè)備樹文件（.dts），在.dts文件中添加或刪除相應(yīng)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)信息，最后編譯整個(gè)內(nèi)核文件，當(dāng)內(nèi)核編譯完成后，使用如下命令卸載舊版本的內(nèi)核與安裝新版本內(nèi)核：

apt purge -y linux-image-xxx.deb // 卸載內(nèi)核dpkg -i linux-image(dtb)-xxx.deb // 安裝內(nèi)核

重啟單板后，用uname -a 命令查看內(nèi)核信息，在新編譯的內(nèi)核上，用insmod 命令將生成的.ko模塊加載上，cat 命令查看設(shè)備節(jié)點(diǎn)信息。

需要注意的是，設(shè)備樹的使用需要在編譯kernel時(shí)做好對(duì)應(yīng)的配置，還需bootloader支持，否則也無法將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)傳參給kernel。