车轮上的Linux:揭秘车载Camera驱动开发的核心技术与框架②-Device Tree

什么是Device Tree（设备树）

嵌入式系统包含多样的组件与架构，需要一种高效的方法以标准化、可复用的格式来描述硬件。Linux设备树（Device Tree, DT）为此提供了一种灵活的结构，能够以操作系统和引导加载程序可解析的方式定义硬件细节。下面我们将深入探讨设备树的工作原理、其重要性以及整体结构，这是理解Camera驱动的必备的前导知识。

为什么需要Device Tree

嵌入式的设备中，按照自发现性分为：

• 自发现硬件（Discoverable Hardware），典型的如USB，蓝牙设备；
• 不可发现硬件（Non-Discoverable Hardware）典型的如I2C,SPI等总线设备。

对于不可发现硬件，在嵌入式系统中，普遍使用Device Tree ，它是一种开放的标准规范，由devicetree.org 负责维护（Release v0.4 · devicetree-org/devicetree-specification），来描述关于硬件布局的基本细节：

• CPU Cores：例如，一个系统可能包含两个Cortex-A9核心;
• Memory Mapped Controllers：设备特定的细节，例如UART、I2C及其他控制器的内存地址和中断请求;
• Board-Level Components：连接到特定SoC总线的外部组件，例如音频编解码器，并包含有关从设备地址、时钟源和复位信号等详细信息;

Device Tree是怎么工作的？

Device Tree的结构

Device Tree通过树形结构描述硬件信息，并由内核在启动时解析，用于驱动绑定和硬件初始化：

• 根节点 /：系统整体描述。
• SoC 节点：CPU、总线（I2C/SPI）、外设控制器。
• 外设节点：每个硬件模块，例如 GPIO、I2C 设备、SPI 设备、Camera Sensor。
• 属性（Properties）：寄存器地址、时钟、GPIO 引脚、兼容字符串（

DT 文件通常是 .dts（Device Tree Source）或 .dtsi（include 文件）。

Kernel解析流程

1. 内核启动时加载 DTB（Device Tree Blob）；
2. 将节点信息传递给对应驱动；
3. 驱动读取节点属性，进行硬件初始化；

Device Tree语法

以CPU节点作为示例

/ { cpus {  #address-cells = <1>;  #size-cells = <0>;  cpu0: cpu@0 {  compatible = "arm,cortex-a9";  device_type = "cpu";  reg = <0>;  }; cpu1: cpu@1 {  compatible = "arm,cortex-a9";  device_type = "cpu";  reg = <1>;  }; };};

Camera相关结点Device Tree

节点解析

关于port / endpoint和remote-endpoint会在下一篇：V4L2架构中专门介绍。

驱动绑定

• Sensor 节点 compatible → 对应 V4L2 Subdevice 驱动 （会在下一篇：V4L2架构中专门介绍）
• CSI 节点 compatible → 对应 CSI Host Controller 驱动

媒体管道描述 （会在下一篇：V4L2架构中专门介绍）

Media Controller 根据 endpoint 构建管道拓扑：

Sensor → CSI → ISP → Memory

如何查看Linux系统的Device Tree拓扑以及编译方法

查看：

dtc -I dtb -O dot -o device_tree.dot /proc/device-tree/system.dtb

编译：

dtc -I dts -O dtb -o my_camera.dtb my_camera.dts

参考文献

Release v0.4 · devicetree-org/devicetree-specification