linux 设备树的由来与使用

Posted 2022-08-10 东皇※太一

​
​

活动地址：CSDN21天学习挑战赛

设备树的由来

早在2011年，linus回了一封发飙的邮件：https://lkml.org/lkml/2011/3/17/492

这封邮件的核心内容就是说某个开发者提的pull request中有很多代码重复，很多垃圾代码，建议ARM社区也使用设备树方式去描述板级结构，因为在这之前，这种方式就已经在PowerPC上使用，由于其结构看起来似树形，所以叫设备树，如下图所示(图片来源于网络)：

 就如linus邮件中说的，内核源码中包含了大量的对扳级细节信息描述的代码，尤其ARM芯片广泛的应用，重复的垃圾代码越来越多，维护变的越来越困难，引入设备树可以解决这些问题。

设备树的作用

设备树改变了原来用hardcode方式讲HW配置信息嵌入到内核代码的方法，改用bootloader传递一个DB的形式，对于基于ARM CPU的嵌入式系统我们习惯于针对每一个platform进行内核的编译，但是随着ARM的各种产品的广泛应用，我们期望其能够像X86那样用kernel image来支持多个platform，这种情况下，kernel中需将框架信息抽象出来，作为一个黑盒，接受外部参数，那么输入参数应该包括：

1. 识别的platform的信息
2. runtime的配置参数
3. 设备的拓扑结构以及特性

图片来源：RK3399平台开发系列讲解（内核设备树篇）3.2、图解Kernel Device Tree(设备树)的使用_内核笔记的博客-CSDN博客

对于嵌入式系统，在系统启动阶段，bootloader会加载内核并将控制权转交给内核，此外，还需要把上述的三个参数信息传递给kernel，以便kernel可以有较大的灵活性。在linux kernel中，Device Tree的设计目的就是如此。

设备树包含的硬件信息有哪些？

设备树并不描述所有的硬件信息，因为有些硬件设备是可以探测到的，如USB device。再比如在计算机系统中，PCI device可以被动态探测到，不需要再device tree中描述，但是PCI bridge不能被探测，则需要描述。设备树种一般需要描述的内容包括：

CPUs

Memory

Buses

Peripheral connections

Interrupt Controllers

GPIO controllers

Clock controllers

总之，那些无法动态识别的就需要在device tree中描述，反之则不需要。

​

设备树的语法结构

Device Tree 由两种元素组成：Node、Property，即节点与属性。

Device tree的基本单元是node。系统中的每个设备用一个node来描述。

除了root node，每个node都只有一个parent。

一个Device tree文件中只能有一个root node。

每个node用节点名字标识，节点名字的格式是：

[label:] node-name[@unit-address]

[properties definitions]

[child nodes]

“[]”标识option，因此可以订阅一个只有node name的空节点。Label方便在dts文件中引用。Child node的格式和node是完全一样，因此，一个dts文件中就是若干嵌套组成的node，property以及child note、child note、property描述。

如下（图片来源于RK3399平台开发系列讲解（内核设备树篇）3.2、图解Kernel Device Tree(设备树)的使用_内核笔记的博客-CSDN博客）