设备树:每一个 Linux 驱动工程师的起点

arch/arm/mach-xxx/

.dts / .dtsi        │        ▼dtc (Device Tree Compiler)        │        ▼.dtb（二进制，Bootloader 传给内核）        │        ▼内核解析        │        ▼of_* API（Open Firmware API）

/dts-v1/;/ {    model = "My Board Rev1";    compatible = "myvendor,myboard";.    #address-cells = <1>;    #size-cells = <1>;    cpus {        #address-cells = <1>;        #size-cells = <0>;        cpu@0 {            compatible = "arm,cortex-a53";            reg = <0>;        };    };    soc {        uart0: serial@10000000 {            compatible = "ns16550a";            reg = <0x10000000 0x100>;            interrupts = <0 4 4>;            clocks = <&clk_uart>;            status = "okay";        };    };};

▍2.2 三个最重要的属性

2.2.1 compatible —— 驱动匹配的核心

compatible = "fsl,imx6ul-uart",             "fsl,imx6q-uart",             "snps,dw-apb-uart";

内核会按照顺序尝试匹配，找到第一个支持的驱动即停止。常见踩坑compatible 字符串必须与驱动中 of_device_id 表完全一致（包括大小写和连字符）。差一个字符，设备就不会工作，而且内核通常不会报错。

2.2.2 reg —— 地址与大小

解释方式由父节点的：

• • #address-cells
• • #size-cells

决定。

32 位地址示例

#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;reg = <0x10000000 0x1000>;

含义：

• • 地址 = 0x10000000
• • 大小 = 0x1000

64 位地址示例

#address-cells = <2>;#size-cells = <2>;reg = <0x0 0xFC000000 0x0 0x02000000>;

2.2.3 interrupts —— 中断描述

常见 ARM GIC 三元组格式：

interrupts = <GIC_SPI 32 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;

▍2.3 dtsi 复用与 Overlay

SoC 厂商通常提供 .dtsi，板级 .dts 通过 #include 引用：

#include "imx6ul.dtsi"&uart1 {    status = "okay";    pinctrl-names = "default";    pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1>;};&usdhc2 {    status = "disabled";};

3. 内核解析 DTS 的完整流程

理解内核如何消费 DTS，对调试至关重要。

Bootloader (U-Boot)        │        ├─ 将 DTB 地址写入寄存器        │        └─ 跳转内核入口内核启动        │        ├─ setup_arch()        │    └─ unflatten_device_tree()        │         → 展开 device_node 树        │        ├─ of_platform_populate()        │    → 创建 platform_device        │        └─ 调用 platform_driver.probe()

关键理解

of_platform_populate() 会为含 compatible 属性的节点创建 platform_device。

这就是为什么驱动的 probe() 会被触发。

4. platform 驱动与 DTS 匹配实战

▍4.1 DTS 侧

myled: myled@0 {    compatible = "myvendor,myled";    gpios = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>;    led-name = "heartbeat";    status = "okay";};

▍4.2 驱动侧

static conststruct of_device_id myled_of_match[] = {    { .compatible = "myvendor,myled" },    { /* sentinel */ }};MODULE_DEVICE_TABLE(of, myled_of_match);static int myled_probe(struct platform_device *pdev){struct device *dev = &pdev->dev;struct gpio_desc *led_gpio;    const char *led_name;    if (of_property_read_string(dev->of_node, "led-name", &led_name))        led_name = "unknown";    led_gpio = devm_gpiod_get(dev, NULL, GPIOD_OUT_LOW);    if (IS_ERR(led_gpio))        return PTR_ERR(led_gpio);    dev_info(dev, "LED [%s] probe OK\n", led_name);    gpiod_set_value_cansleep(led_gpio, 1);    return 0;}module_platform_driver(myled_driver);

5. 调试技巧

▍5.1 检查 DTB 是否正确加载

ls /proc/device-tree/cat /proc/device-tree/soc/serial@10000000/compatible | xxddtc -I fs /proc/device-tree -O dts -o /tmp/current.dts

▍5.2 检查驱动是否匹配

ls /sys/bus/platform/devices/ | grep myledls -la /sys/bus/platform/devices/myled@0/drivercat /sys/bus/platform/devices/myled@0/of_node/compatible

▍5.3 动态加载 DT Overlay

dtc -@ -I dts -O dtb -o myled-overlay.dtbo myled-overlay.dtsmkdir /sys/kernel/config/device-tree/overlays/myledcp myled-overlay.dtbo /sys/kernel/config/device-tree/overlays/myled/dtbols /proc/device-tree/myled@0/

6. 五个常见踩坑总结

坑 1：忘记设置 status = "okay"

父级 dtsi 如果是 "disabled"，必须在板级 dts 中覆盖。

坑 2：#address-cells 计算错误

reg 格子数必须等于：

#address-cells + #size-cells

坑 3：pinctrl 未配置

95% 外设不工作根因在于引脚复用配置错误。

坑 4：中断号偏移混淆

GIC SPI 中断在 DTS 里是相对编号。Linux 显示的中断号 = DTS 编号 + 32（GIC 偏移）。

坑 5：重复 include 导致节点冲突

注意 duplicate node 编译警告。

总结

设备树本质上是硬件拓扑的结构化描述语言。它实现了：内核代码与硬件解耦，多板复用同一内核镜像，驱动自动匹配与动态加载理解 DTS 语法只是第一步，更重要的是理解：内核如何解析，如何触发驱动匹配，出问题如何调试。

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