Part 01

●  Linux設備樹機制的介紹  ● 

1.1 概念

設備樹（device tree）是一種描述硬件資源的數據結構，起源于Open Firmware（OF：開源固件）。在Linux kernel v2.6之前的版本，關于ARM架構的板級硬件資源均通過.c和.h文件寫“死”在arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx目錄下，在開發一款設備時，Linux kernel中充斥著許多無用的硬件信息，不利于閱讀和維護。在Linux ARM kernel v3.x之后正式引入設備樹機制，主要是為減少這類無用的硬件板級信息被寫入Linux kernel中污染內核，有了設備樹，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，二進制文件）。

dts 是設備樹描述的源文件，在ARM架構下，一個dts對應一個設備，一般位于arch/arm(64)/boot/dts目錄下，該文件一般會有包含對應名稱的.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，是由內核自帶的。可以將.dts文件編譯成.dtb文件。

dtb 是設備樹二進制文件，可被Linux kernel識別解析，也可被bootloader解析。

dtbo 是overlay編譯出來的二進制文件。

dts、dtc和dtb三者間的關系如下圖：

Part 02

●  設備樹框架和dts文件語法格式  ● 

2.1 設備樹基本框架

設備樹文件基本結構主要有以下幾部分，其形式有點類似xml文件。

• 單根節點（root）：/
• 節點名稱：圖中的"node1"和"node2"
• 子節點："child-node1"和"child-node2"
• 節點地址：node@xxx
• 屬性（property）：是一組鍵值對，包括屬性名稱（property name）和屬性值（property value）
• 標簽（label，可選項）

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

值得注意的是，“/”是根節點，每個設備樹文件僅有一個，當在設備樹中發現有多個根節點時，在編譯過程中這些根節點會合并成一個。

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開發板的時鐘節點（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“,”格式指定名稱的優先選擇。設備樹中每個代表設備的節點都要有一個compatible屬性，它是OS用于決定綁定到設備驅動的關鍵特征。

Part 03

●  設備樹的修改與內核編譯安裝  ● 

在編寫模塊的驅動程序時，為不影響內核結構，通常在外部目錄下建立一個用于存放編寫的驅動源碼和編譯生成的.ko的文件夾，生成的.ko可以在系統啟動后單獨加載運行，且無需和內核一起編譯，方便更新。其流程一般為：makefile文件編寫，接著進行驅動源碼編寫（可找優秀的架構進行修改，填充細節，如compatible，讀、寫操作等），然后編譯生成.ko文件，進一步修改與單板相關的設備樹文件（.dts），在.dts文件中添加或刪除相應的設備節點信息，最后編譯整個內核文件，當內核編譯完成后，使用如下命令卸載舊版本的內核與安裝新版本內核：

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

重啟單板后，用uname -a 命令查看內核信息，在新編譯的內核上，用insmod 命令將生成的.ko模塊加載上，cat 命令查看設備節點信息。

需要注意的是，設備樹的使用需要在編譯kernel時做好對應的配置，還需bootloader支持，否則也無法將數據結構傳參給kernel。