ARM Linux 驱动开发篇---Linux 设备树（DTS）语法-- Ubuntu20.04

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目录

前言

一、DTS 文件的整体结构

二、.dtsi 头文件

三、设备节点

3.1、设备节点整体结构

3.2、节点命名规则

3.3节点属性

四、标准属性

4.1. compatible 属性

4.1.1、基本格式

4.2、model 属性

4.3、status 属性

4.4、#address-cells 和#size-cells 属性

4.5、reg 属性

4.6、ranges 属性

总结

前言

上一期博客我们初步介绍了一下设备树的概念，这一期博客我们来介绍一下DTS语法。

一、DTS 文件的整体结构

设备树源文件（.dts）采用一种类 C 语言的语法格式，以树形结构组织硬件信息。下面我们逐步解析其核心语法元素。

一个完整的 DTS 文件遵循树形层级结构，核心分为三部分，具体结构如下图所示：

​

代码如下：

// 1. 头文件/include引用（可选） #include <dt-bindings/gpio/gpio.h> #include <dt-bindings/interrupt-controller/arm-gic.h> #include <dt-bindings/input/input.h> #include "imx6ull.dtsi" // 2. /dts-v1/ 版本声明（必须） /dts-v1/; // 设备树根节点，所有硬件描述都在这个节点内 / { // -------------------------- // 子节点：aliases（别名节点） // 作用：为其他节点提供简短别名，方便引用 // -------------------------- aliases { // 定义 can0 为 flexcan1 节点的别名，后续可通过 &can0 引用该CAN控制器 can0 = &flexcan1; }; // -------------------------- // 子节点：cpus（CPU集合节点） // 作用：管理系统中所有CPU核心的描述 // -------------------------- cpus { // 子节点reg属性中，地址部分占用1个32位整数 #address-cells = <1>; // 子节点reg属性中，大小部分占用0个32位整数（CPU节点不需要描述地址范围） #size-cells = <0>; // -------------------------- // 孙节点：cpu@0（CPU0核心节点） // 标签为 cpu0，方便后续引用 // -------------------------- cpu0: cpu@0 { // 兼容属性，用于内核匹配对应的CPU驱动 compatible = "arm,cortex-a7"; // 设备类型，明确该节点代表CPU设备 device_type = "cpu"; // 寄存器地址，对应CPU的ID（这里为0号CPU） reg = <0>; }; }; // -------------------------- // 子节点：interrupt-controller@00a01000（中断控制器节点） // 标签为 intc，方便后续引用 // 物理基地址为 0x00a01000 // -------------------------- intc: interrupt-controller@00a01000 { // 兼容属性，用于内核匹配对应的GIC中断控制器驱动 compatible = "arm,cortex-a7-gic"; // 引用该中断控制器时，每个中断描述占用3个32位整数 #interrupt-cells = <3>; // 标识该节点是一个中断控制器（布尔属性，存在即为真） interrupt-controller; // 寄存器地址范围，描述GIC的两个寄存器块： // 第一个块：基地址 0x00a01000，长度 0x1000 // 第二个块：基地址 0x00a02000，长度 0x100 reg = <0x00a01000 0x1000>, <0x00a02000 0x100>; }; };

二、.dtsi 头文件

和 C 语言一样，设备树也支持头文件，设备树的头文件扩展名为.dtsi。在 imx6ull-alientek-emmc.dts 中有如下所示内容：

include <dt-bindings/input/input.h> include "imx6ull.dtsi"

可以看到：

使用“#include”来引用“input.h”这个.h 头文件。

使用“#include”来引用“imx6ull.dtsi”这个.dtsi 头文件。

在.dts 设备树文件中，可以通过 “#include”来引用.h、.dtsi 和.dts 文件。只是，我们在编写设备树头文件的时候最好选择.dtsi 后缀。

一般.dtsi 文件用于描述 SOC 的内部外设信息，比如 CPU 架构、主频、外设寄存器地址范围，比如 UART、IIC 等等。比如 imx6ull.dtsi 就是描述 I.MX6ULL 这颗 SOC 内部外设情况信息的。

三、设备节点

3.1、设备节点整体结构

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：

 // 设备树根节点，所有硬件描述都在这个节点内 / { // -------------------------- // 子节点：aliases（别名节点） // 作用：为其他节点提供简短别名，方便引用 // -------------------------- aliases { // 定义 can0 为 flexcan1 节点的别名，后续可通过 &can0 引用该CAN控制器 can0 = &flexcan1; }; // -------------------------- // 子节点：cpus（CPU集合节点） // 作用：管理系统中所有CPU核心的描述 // -------------------------- cpus { // 子节点reg属性中，地址部分占用1个32位整数 #address-cells = <1>; // 子节点reg属性中，大小部分占用0个32位整数（CPU节点不需要描述地址范围） #size-cells = <0>; // -------------------------- // 孙节点：cpu@0（CPU0核心节点） // 标签为 cpu0，方便后续引用 // -------------------------- cpu0: cpu@0 { // 兼容属性，用于内核匹配对应的CPU驱动 compatible = "arm,cortex-a7"; // 设备类型，明确该节点代表CPU设备 device_type = "cpu"; // 寄存器地址，对应CPU的ID（这里为0号CPU） reg = <0>; }; }; // -------------------------- // 子节点：interrupt-controller@00a01000（中断控制器节点） // 标签为 intc，方便后续引用 // 物理基地址为 0x00a01000 // -------------------------- intc: interrupt-controller@00a01000 { // 兼容属性，用于内核匹配对应的GIC中断控制器驱动 compatible = "arm,cortex-a7-gic"; // 引用该中断控制器时，每个中断描述占用3个32位整数 #interrupt-cells = <3>; // 标识该节点是一个中断控制器（布尔属性，存在即为真） interrupt-controller; // 寄存器地址范围，描述GIC的两个寄存器块： // 第一个块：基地址 0x00a01000，长度 0x1000 // 第二个块：基地址 0x00a02000，长度 0x100 reg = <0x00a01000 0x1000>, <0x00a02000 0x100>; }; };

“/”是根节点，每个设备树文件只有一个根节点。

注意：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。

节点层级说明
        根节点：/ —— 整个设备树的顶层容器。
一级子节点：
        aliases：别名定义节点
        cpus：CPU 集合节点
        intc: interrupt-controller@00a01000：中断控制器节点
二级子节点（孙节点）：
        cpu0: cpu@0：CPU0 核心节点，是cpus的子节点。

3.2、节点命名规则

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。

“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。

但是我们在3.1中的代码我们看到的节点命名却如下所示：

cpu0:cpu@0

上述命令并不是“node-name@unit-address”这样的格式，而是用“：”隔开成了两部分。“：” 前面的是节点标签(label)。“：”后面的才是节点名字。格式如下所示：

label: node-name@unit-address

引入 label 的目的就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。

3.3节点属性

每个节点都有不同属性，不同的属性又有不同的内容，属性都是键值对，值可以为空或任意的字节流。设备树源码中常用的几种数据形式如下所示：

①、字符串

compatible = "arm,cortex-a7";

上述代码设置 compatible 属性的值为字符串“arm,cortex-a7”。

②、32 位无符号整数

reg = <0>;

上述代码设置 reg 属性的值为 0，reg 的值也可以设置为一组值，比如：

reg = <0 0x123456 100>;

③、字符串列表

属性值也可以为字符串列表，字符串和字符串之间采用“,”隔开，如下所示：

compatible = "fsl,imx6ull-gpmi-nand", "fsl, imx6ul-gpmi-nand";

上述代码设置属性 compatible 的值为“fsl,imx6ull-gpmi-nand”和“fsl, imx6ul-gpmi-nand”。

四、标准属性

节点是由一堆的属性组成，节点都是具体的设备，不同的设备需要的属性不同，用户可以自定义属性。除了用户自定义属性，有很多属性是标准属性，Linux 下的很多外设驱动都会使用这些标准属性，本节我们就来学习一下几个常用的标准属性。

4.1. compatible 属性

compatible 属性是设备树中最核心、最重要的标准属性，没有之一！它也被称为 “兼容性属性”，核心作用是将硬件设备节点与 Linux 内核中的驱动程序完成绑定匹配。

4.1.1、基本格式

compatible 属性的值是一个字符串列表，每个字符串都遵循统一的命名规范：

compatible = "manufacturer,model";

manufacturer：设备厂商标识（如 fsl 代表飞思卡尔、rockchip 代表瑞芯微）；
model：设备型号 / 对应的驱动模块名称，内核会通过该字段匹配具体驱动。

例子：

compatible = "fsl,imx6ul-evk-wm8960","fsl,imx-audio-wm8960";

该属性包含两个兼容值，内核会按顺序匹配：
优先使用第一个值 fsl,imx6ul-evk-wm8960 在内核中查找匹配的驱动；
若未找到，则使用第二个值 fsl,imx-audio-wm8960 继续查找。

这种 “多值列表” 的设计，既可以适配专属驱动，也能兼容通用驱动，是设备树兼容性设计的核心思路。

一般驱动程序文件都会有一个 OF 匹配表，此 OF 匹配表保存着一些 compatible 值，如果设备节点的 compatible 属性值和 OF 匹配表中的任何一个值相等，那么就表示设备可以使用这个驱动。

4.2、model 属性

model 属性值也是一个字符串，一般 model 属性描述设备模块信息，比如名字什么的，比如：

model = "wm8960-audio";

4.3、status 属性

status 属性看名字就知道是和设备状态有关的，status 属性值也是字符串，字符串是设备的状态信息，可选的状态如表所示：

4.4、#address-cells 和#size-cells 属性

#address-cells 和 #size-cells 是设备树中用于描述子节点地址信息的关键属性，它们的值均为无符号 32 位整数。这两个属性可以作用于任何拥有子节点的设备节点，用于规范其子节点 reg 属性的格式。

核心作用

#address-cells：决定子节点 reg 属性中，起始地址（address） 部分所占用的 32 位字长。
#size-cells：决定子节点 reg 属性中，地址长度（length） 部分所占用的 32 位字长。

#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：

reg = <address1 length1 address2 length2 address3 length3……>

每个“address length”组合表示一个地址范围，其中 address 是起始地址，length 是地址长

度，#address-cells 表明 address 这个数据所占用的字长，#size-cells 表明 length 这个数据所占用

的字长，比如:

aips3: aips-bus@02200000 { compatible = "fsl,aips-bus", "simple-bus"; #address-cells = <1>; // 子节点地址占1个32位字 #size-cells = <1>; // 子节点长度占1个32位字 dcp: dcp@02280000 { compatible = "fsl,imx6sl-dcp"; reg = <0x02280000 0x4000>; // 地址: 0x02280000, 长度: 0x4000 }; };

子节点 dcp@02280000 的 reg = <0x02280000 0x4000> 严格遵循了这一规则，清晰地定义了该设备的寄存器基地址为 0x02280000，地址空间大小为 0x4000 字节。

4.5、reg 属性

reg 属性前面已经提到过了，reg 属性的值一般是(address，length)对。reg 属性一般用于描述设备地址空间资源信息，一般都是某个外设的寄存器地址范围信息。

4.6、ranges 属性

ranges 是设备树中用于描述子总线与父总线地址映射关系的标准属性，核心作用是实现地址空间的转换或映射。该属性的值有两种形式：
        空值（ranges;）：表示子总线地址空间与父总线地址空间完全一致，无需做地址转换；
        数字矩阵：按 (child-bus-address, parent-bus-address, length) 格式编写，每一组数据对应一段地址映射关系。

ranges 属性的每一组映射关系包含三个核心参数，其字长由父节点的 #address-cells 和 #size-cells 决定：

总结

本期博客主要介绍了DTS的语法情况