Linux下设备树(1)--设备树简介

在最新版本的Linux中，ARM相关的驱动全部都采用了设备数，所以我们来重点学习一下设备树的语法。

何为设备树

设备树(Device Tree)，将这个词分开就是“设备”和“树”，描述设备树的文件叫做 DTS(DeviceTree Source)，这个 DTS 文件采用树形结构描述板级设备，也就是开发板上的设备信息，比如CPU 数量、 内存基地址、 IIC 接口上接了哪些设备、 SPI 接口上接了哪些设备等等。

其中树的主干就是系统总线，IIC控制器，GPIO控制器，SPI控制器都是接到系统主线上的分支。DTS文件描述设备信息是有相应的语法规则的。

DTC,DTB,DTC

设备树源文件的扩展名为.dts,dtb是将dts编译得到的二进制文件，将dts编译成dtb的工具叫做dtc,DTC 工具源码在 Linux 内核的 scripts/dtc 目录下scripts/dtc/Makefile 文件内容如下：

可以看出dtc工具依赖于dtc.c,flattree.c,fstree.c，最终编译并链接出 DTC 这
个主机文件。如果要编译 DTS 文件的话只需要进入到 Linux 源码根目录下，然后执行如下命令，

make all 或者 make dtbs

“make all”命令是编译 Linux 源码中的所有东西，包括 zImage， .ko 驱动模块以及设备树，如果只是编译设备树的话建议使用“make dtbs”命令。

基于ARM架构的SOC有很多种，一种SOC又可以制作出许多种板子，每个板子都有对应的DTS文件，那么如何确定编译哪一个 DTS 文件呢？我们就以 I.MX6ULL 这款芯片对应的板子为例来看一下，打开arch/arm/boot/dts/Makefile，有如下内容：

可以看出，当选中 I.MX6ULL 这个 SOC以后(CONFIG_SOC_IMX6ULL=y)所有使用到I.MX6ULL 这个 SOC 的板子对应的.dts 文件都会被编译为.dtb。如果我们使用 I.MX6ULL 新做了一个板子，只需要新建一个此板子对应的.dts 文件，然后将对应的.dtb 文件名添加到 dtb-$(CONFIG_SOC_IMX6ULL)下，这样在编译设备树的时候就会将对应的.dts 编译为二进制的.dtb文件。

43.3 DTS语法

43.3.1 设备节点
设备树是采用树形结构来描述板子上的设备信息的文件，每个设备都是一个节点，叫做设备节点，每个节点都通过一些属性信息来描述节点信息，属性就是键—值对。以下是从imx6ull.dtsi 文件中缩减出来的设备树文件内容：

第 1 行，“/”是根节点，每个设备树文件只有一个根节点。细心的同学应该会发现， imx6ull.dtsi和 imx6ull-alientek-emmc.dts 这两个文件都有一个“/”根节点，这样不会出错吗？不会的，因为这两个“/”根节点的内容会合并成一个根节点。第 2、 6 和 17 行， aliases、 cpus 和 intc 是三个子节点，在设备树中节点命名格式如下：
node-name@unit-address
其中“node-name”是节点名字，为 ASCII 字符串，节点名字应该能够清晰的描述出节点的功能，比如“uart1”就表示这个节点是 UART1 外设。“unit-address”一般表示设备的地址或寄存器首地址，如果某个节点没有地址或者寄存器的话“unit-address”可以不要，比如“cpu@0”、“interrupt-controller@00a01000”。
但是我们在示例代码 43.3.2.1 中我们看到的节点命名却如下所示：

label:node-name@uint-address

为什么要引入label呢，这是为了方便访问节点，可以直接通过&label 来访问这个节点，比如通过&cpu0 就可以访问“cpu@0”这个节点，而不需要输入完整的节点名字。再比如节点 “intc:interrupt-controller@00a01000”，节点 label 是 intc，而节点名字就很长了，为“ interruptcontroller@00a01000”。很明显通过&intc 来访问“interrupt-controller@00a01000”这个节点要方便很多！

设备树源码中的几种常用的数据形式为：

#address-cells和#size-cells属性

这两个属性的值都是无符号 32 位整形， #address-cells 和#size-cells 这两个属性可以用在任何拥有子节点的设备中，用于描述子节点的地址信息。#address-cells 属性值决定了子节点 reg 属性中地址信息所占用的字长(32 位)，#size-cells 属性值决定了子节点 reg 属性中地址长度信息所占的字长。#address-cells 和#size-cells 表明了子节点应该如何编写 reg 属性值，一般 reg 属性都是和地址有关的内容，和地址相关的信息有两种：起始地址和地址长度， reg 属性的格式一为：

range属性

range属性可以为空或者按照(child-bus-address,parent-bus-address,length)格式编写的数字矩阵，ranges是一个地址映射/转换表，ranges属性每个项目都由子地址，父地址和地址空间长度这三部分组成：
child-bus-address：子总线地址空间的物理地址，由父节点的#address-cells 确定此物理地址所占用的字长。
parent-bus-address： 父总线地址空间的物理地址，同样由父节点的#address-cells 确定此物理地址所占用的字长。
length： 子地址空间的长度，由父节点的#size-cells 确定此地址长度所占用的字长。

如果 ranges 属性值为空值，说明子地址空间和父地址空间完全相同，不需要进行地址转换，对于我们所使用的 I.MX6ULL 来说，子地址空间和父地址空间完全相同，因此会在 imx6ull.dtsi中找到大量的值为空的 ranges 属性，如下所示：

第 5 行，节点 soc 定义的 ranges 属性，值为<0x0 0xe0000000 0x00100000>，此属性值指定了一个 1024KB(0x00100000)的地址范围，子地址空间的物理起始地址为 0x0，父地址空间的物理起始地址为 0xe0000000。
第 10 行， serial 是串口设备节点， reg 属性定义了 serial 设备寄存器的起始地址为 0x4600，寄存器长度为 0x100。经过地址转换， serial 设备可以从 0xe0004600 开始进行读写操作，0xe0004600=0x4600+0xe0000000。

向节点追加或者修改内容

在产品开发过程中面临着频繁的修改，这个时候我们需要同步修改设备树，如我们需要在i2c1接口上添加测试节点fxls8471,先看一下对应I2C1接口对应的节点

 i2c1: i2c@021a0000 {
     
 #address-cells = <1>;
 #size-cells = <0>;
 compatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";
 reg = <0x021a0000 0x4000>;
 interrupts = <GIC_SPI 36 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
 clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C1>;
 status = "disabled";
 };

上面的代码就是I.MX6ULL的I2C1节点，现在要在 i2c1 节点下创建一个子节点，这个子节点就是 fxls8471，最简单的方法就是在 i2c1 下直接添加一个名为 fxls8471 的子节点,最简单的方法就是在 i2c1 下直接添加一个名为fxls8471 的子节点，但是其他的SOC会调用这个设备树文件，而没有这个设备肯定不行，这里引入一个概念，如何向i2c1节点追加一个名为fxls8471的子节点，又不会影响其他的I.MX6ULL板子。

第 1 行， &i2c1 表示要访问 i2c1 这个 label 所对应的节点，也就是 imx6ull.dtsi 中的“i2c1:i2c@021a0000”。
第 2 行，花括号内就是要向 i2c1 这个节点添加的内容，包括修改某些属性的值。
打开 imx6ull-alientek-emmc.dts，找到如下所示内容：

示例代码 就是向 i2c1 节点添加/修改数据，比如第 225 行的属性“clock-frequency”就表示 i2c1 时钟为 100KHz。“clock-frequency”就是新添加的属性。

• 第 228 行，将 status 属性的值由原来的 disabled 改为 okay。
• 第 230~234 行， i2c1 子节点 mag3110，因为 NXP 官方开发板在 I2C1 上接了一个磁力计芯片 mag3110，正点原子的 I.MX6U-ALPHA 开发板并没有使用 mag3110。
• 第 236~242 行， i2c1 子节点 fxls8471，同样是因为 NXP 官方开发板在 I2C1 上接了 fxls8471这颗六轴芯片。
  因为示例代码 中的内容是 imx6ull-alientek-emmc.dts 这个文件内的，所以不会对使用 I.MX6ULL 这颗 SOC 的其他板子造成任何影响。这个就是向节点追加或修改内容，重点就是通过&label 来访问节点，然后直接在里面编写要追加或者修改的内容。

修改dts文件之后，编译dtb拷贝到tftp服务器下，启动开发板，查看节点

cd /proc/device-tree
cd soc/aips-bus@02100000/i2c@021a0000/fxls8471@1e

其中soc/aips-bus@02100000/i2c@021a0000/在设备树imx6ull.dtsi中体现