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Linux-设备树笔记

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Linux 设备树笔记

为何要使用设备树

以LED驱动为例，如果你要更换LED所用的GPIO引脚，需要修改驱动程序源码、重新编译驱动、重新加载驱动。
在内核中，使用同一个芯片的板子，它们所用的外设资源不一样，比如A板用GPIO A，B板用GPIO B。而GPIO的驱动程序既支持GPIO A也支持GPIO B，你需要指定使用哪一个引脚，怎么指定？在c文件中指定，又或者使用头文件进行区分。但是无一例外需要重新编译加载。而且代码冗余，维护困难，移植复杂。
随着ARM芯片的流行，内核中针对这些ARM板保存有大量的、没有技术含量的文件。
Linus大发雷霆：“this whole ARM thing is a f*cking pain in the ass”。
于是，Linux内核开始引入设备树。设备树并不是重新发明出来的，在Linux内核中其他平台如PowerPC，早就使用设备树来描述硬件了。

一个节点对应一个目录, 每一个属性对应一个文件。设备树也是文件，通俗理解，就是内核驱动会通过读取设备树文件，来知道自己使用的什么硬件信息，从而更换硬件后，不需要重新进行驱动代码修改编译。达到硬件信息和驱动分离分层的目的，提高驱动的可移植性
设备树的引入解决了上述问题，具有以下优势：硬件与内核分离，即硬件信息通过设备树描述，内核代码无需关心具体硬件配置；易于维护，即硬件信息集中在一个文件中，修改硬件配置只需修改设备树文件；移植方便，即将内核移植到新硬件平台时，只需提供相应的设备树文件，无需修改内核驱动代码。

这些属性的值如果是字符串，可以用cat命令把它打印出来；对于数值，可以用hexdump把它打印出来。

一个单板启动时，u-boot先运行，它的作用是启动内核。U-boot会把内核和设备树文件都读入内存，然后启动内核。在启动内核时会把设备树在内存中的地址告诉内核。

设备树存放路径

设备树内核路径：arch/arm/boot/dts
设备树文件系统路径：/proc/device-tree

设备树概括

在Linux内核v2.6版本以前，ARM架构用于描述不同的硬件信息的文件都存放在arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx文件夹下，如下：
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/c232c7149b834c0faa9bc74a77cba260.png

dts，dtc，dtb文件含义

设备树内核路径：arch/arm/boot/dts

  • DTS

DTS是一种ASCII文本格式的设备树描述，一个dts文件对应一个ARM的设备

Dtsi：由于一个SoC可能对应多个设备（一个SoC可以对应多个产品和电路板），这些.dts文件势必须包含许多共同的部分，Linux内核为了简化，把SoC公用的部分或者多个设备共同的部分一般提炼为.dtsi，类似于C语言的头文件。其他的设备对应的.dts就包括这个.dtsi 。

  • DTC

DTC是将.dts编译为.dtb的工具，相当于gcc。
DTC源码工具地址：scripts/dtc

make dtbs(编译全部的dtb文件)
make *.dtb（编译指定的dtb文件）
  • DTB

dtb文件是.dts 被 DTC 编译后的二进制格式的设备树文件

deb文件和驱动开发怎么运行

dts文件语法

  • 每个设备树文件都有一个根节点，每个设备都是一个节点。
  • 节点间可以嵌套，形成父子节点。
  • 每个设备的属性都用一组key-value对(键值对)来描述。
  • 每个属性的描述用分号;结束
  • 追加的属性值会替换旧属性值
    https://i-blog.csdnimg.cn/direct/e357440dc76c42128d7db76e8d6fa81e.png
  • / 表示根节点

OF函数

在驱动中使用OF函数获取设备树属性内容
驱动要想获取到设备树节点，首先要找到节点
然后再获取节点的属性值

查找节点的 OF 函数

struct device_node *of_find_node_by_name(struct device_node *from,const char *name); 
/*函数通过节点名字查找指定的节点
from：开始查找的节点，如果为 NULL 表示从根节点开始查找整个设备树。
name：要查找的节点名字。
返回值：找到的节点，如果为 NULL 表示查找失败。
*/

struct device_node *of_find_node_by_type(struct device_node *from, const char *type)
/*
of_find_node_by_type 函数通过 device_type 属性查找指定的节点
from：开始查找的节点，如果为 NULL 表示从根节点开始查找整个设备树。
type：要查找的节点对应的 type 字符串，也就是 device_type 属性值。
返回值：找到的节点，如果为 NULL 表示查找失败。
*/

struct device_node *of_find_compatible_node(struct device_node *from,const char *type, const char *compatible)
/*
of_find_compatible_node 函数根据 device_type 和 compatible 这两个属性查找指定的节点，
from：开始查找的节点，如果为 NULL 表示从根节点开始查找整个设备树。
type：要查找的节点对应的 type 字符串，也就是 device_type 属性值，可以为 NULL，表示
忽略掉 device_type 属性。
compatible：要查找的节点所对应的 compatible 属性列表。
返回值：找到的节点，如果为 NULL 表示查找失败
*/



struct device_node *of_find_matching_node_and_match(struct device_node *from, const struct of_device_id *matches, const struct of_device_id **match)
/*
of_find_matching_node_and_match 函数通过 of_device_id 匹配表来查找指定的节点
from：开始查找的节点，如果为 NULL 表示从根节点开始查找整个设备树。
matches：of_device_id 匹配表，也就是在此匹配表里面查找节点。
match：找到的匹配的 of_device_id。
返回值：找到的节点，如果为 NULL 表示查找失败
*/



inline struct device_node *of_find_node_by_path(const char *path)
/*
of_find_node_by_path 函数通过路径来查找指定的节点
函数参数和返回值含义如下：
path：带有全路径的节点名，可以使用节点的别名，比如“/backlight”就是 backlight 这个
节点的全路径。
返回值：找到的节点，如果为 NULL 表示查找失败
*/

提取属性值的 OF 函数

节点的属性信息里面保存了驱动所需要的内容，因此对于属性值的提取非常重要，Linux 内
核中使用结构体 property 表示属性，此结构体同样定义在文件 include/linux/of.h 中

struct property {
	char	*name;
	int	length;
	void	*value;
	struct property *next;
	unsigned long _flags;
	unsigned int unique_id;
	struct bin_attribute attr;
};
property *of_find_property(const struct device_node *np, const char *name, int *lenp)
/*
of_find_property 函数用于查找指定的属性
函数参数和返回值含义如下：
np：设备节点。
name： 属性名字。
lenp：属性值的字节数
返回值：找到的属性。
*/

static inline int of_property_count_elems_of_size(const struct device_node *np,const char *propname, int elem_size)
/*
of_property_count_elems_of_size 函数用于获取属性中元素的数量，比如 reg 属性值是一个
数组，那么使用此函数可以获取到这个数组的大小，
np：设备节点。
proname： 需要统计元素数量的属性名字。
elem_size：元素长度。
返回值：得到的属性元素数量。
*/

int of_property_read_u32_index(const struct device_node *np, const char *propname, u32 index,  u32 *out_value)
 /*
 of_property_read_u32_index 函数用于从属性中获取指定标号的 u32 类型数据值(无符号 32
位)，比如某个属性有多个 u32 类型的值，那么就可以使用此函数来获取指定标号的数据值
np：设备节点。
proname： 要读取的属性名字。
index：要读取的值标号。
out_value：读取到的值
返回值：0 读取成功，负值，读取失败，-EINVAL 表示属性不存在，-ENODATA 表示没有
要读取的数据，-EOVERFLOW 表示属性值列表太小。
 */

of_property_read_u8_array 函数
 of_property_read_u16_array 函数
of_property_read_u32_array 函数
 of_property_read_u64_array 函数
 
of_property_read_u8 函数
of_property_read_u16 函数
of_property_read_u32 函数
of_property_read_u64 函数

int of_property_read_string(struct device_node *np,  const char *propname, const char **out_string)
/*
of_property_read_string 函数用于读取属性中字符串值
np：设备节点。
proname： 要读取的属性名字。
out_string：读取到的字符串值。
返回值：0，读取成功，负值，读取失败
*/

const __be32 *of_get_address(struct device_node *dev, int index, u64 *size, unsigned int *flags)
/*of_get_address 函数用于获取地址相关属性*/

void __iomem *of_iomap(struct device_node *np, int index)
/*
of_iomap 函数用于直接内存映射，以前我们会通过 ioremap 函数来完成物理地址到虚拟地
址的映射，采用设备树以后就可以直接通过 of_iomap 函数来获取内存地址所对应的虚拟地址，
不需要使用 ioremap 函数了。当然了，你也可以使用 ioremap 函数来完成物理地址到虚拟地址
的内存映射，只是在采用设备树以后，大部分的驱动都使用 of_iomap 函数了。of_iomap 函数本
质上也是将 reg 属性中地址信息转换为虚拟地址，如果 reg 属性有多段的话，可以通过 index 参
数指定要完成内存映射的是哪一段

*/
更新于 2025-09-25
 设备树, Linux
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