正点原子IMX6ULL史诗级新内核Linux7.0移植教程(5)梭哈配置主线设备树
- 2026-03-27 08:16:24
正点原子IMX6ULL史诗级新内核Linux7.0移植教程（5）梭哈配置主线设备树
仓库已经开源，可以研究补丁和直接看完整教程：https://github.com/Awesome-Embedded-Learning-Studio/imx-forge有任何意见欢迎提出 + PR！会第一时间留意的！
前言：设备树是硬件描述的核心
说实话，第一次看到设备树（Device Tree）的时候，我是真的有点懵。一堆花括号、尖括号、各种 @ 符号，不知道在干什么。但当你理解了它的本质，你会发现设备树其实很直观：它就是一种用文本方式描述硬件的方法。
内核通过设备树知道有哪些设备、它们怎么连接、需要什么资源。设备树写错了，驱动就 probe 不了，硬件就工作不了。从 BSP 迁移到主线内核，设备树是最需要修改的部分之一。
这篇文章会详细讲解如何把 BSP 的设备树迁移到主线内核，重点讲解显示系统的 OF graph 写法、sim2 节点的补充方法，以及其他外设的调整。
第一步——理解设备树层次结构
设备树文件分为几类：
.dtsi | arch/arm/boot/dts/nxp/imx/ | |
.dts | arch/arm/boot/dts/nxp/imx/ | |
.dts |
对于 i.MX6ULL，基础的 SoC 描述在 imx6ul.dtsi 和 imx6ull.dtsi 里，板级文件需要你自己写（或者从 BSP 移植过来）。
第二步——创建板级设备树文件
这个项目的移植补丁创建了两个文件：
imx6ull-aes.dts：主文件，引用 dtsi 和配置 imx6ull-aes.dtsi：外设配置文件
主文件：imx6ull-aes.dts
// SPDX-License-Identifier: (GPL-2.0 OR MIT)
//
// Copyright (C) 2016 Freescale Semiconductor, Inc.
/dts-v1/;
#include "imx6ull.dtsi"
#include "imx6ull-aes.dtsi"
/ {
model = "Awesome Embedded Studio IMX6ULL (i.mx NXP)";
compatible = "fsl,imx6ull-14x14-evk", "fsl,imx6ull";
};
&clks {
assigned-clocks = <&clks IMX6UL_CLK_PLL3_PFD2>,
<&clks IMX6UL_CLK_PLL4_AUDIO_DIV>;
assigned-clock-rates = <320000000>, <786432000>;
};
&csi {
status = "okay";
};
&ov5640 {
status = "okay";
};
/delete-node/ &sim2;
&usdhc2 {
pinctrl-names = "default", "state_100mhz", "state_200mhz";
pinctrl-0 = <&pinctrl_usdhc2_8bit>;
pinctrl-1 = <&pinctrl_usdhc2_8bit_100mhz>;
pinctrl-2 = <&pinctrl_usdhc2_8bit_200mhz>;
bus-width = <8>;
non-removable;
status = "okay";
};
这个文件很简单，主要是引用 .dtsi 文件和配置一些基本属性。注意 /delete-node/ &sim2; 这一行，这是删除基础文件里定义的 sim2 节点，因为我们在 .dtsi 里会重新定义。
第三步——配置外设（imx6ull-aes.dtsi）
.dtsi 文件包含了所有外设的配置。我们先来看几个关键的节点。
根节点：chosen 和 memory
/ {
chosen {
stdout-path = &uart1;
};
memory@80000000 {
device_type = "memory";
reg = <0x80000000 0x20000000>;
};
reserved-memory {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
ranges;
linux,cma {
compatible = "shared-dma-pool";
reusable;
size = <0xa000000>;
linux,cma-default;
};
};
};
chosen：指定内核启动的串口 memory：描述内存大小（512MB） reserved-memory：预留内存给 DMA 使用，CMA 是连续内存分配器
背光节点
backlight_display: backlight-display {
compatible = "pwm-backlight";
pwms = <&pwm1 0 5000000 0>;
brightness-levels = <0 4 8 16 32 64 128 255>;
default-brightness-level = <6>;
status = "okay";
};
这个节点定义了 LCD 背光的控制方式：
使用 PWM1 通道 PWM 周期 5000000 纳秒（200Hz） 亮度级别 0-255
Panel 节点（重点）
这是主线内核的写法，和 BSP 完全不同：
panel: panel-dpi {
compatible = "panel-dpi";
backlight = <&backlight_display>;
/* 屏幕物理尺寸，用于计算 DPI */
width-mm = <154>;
height-mm = <86>;
/* 时序参数 */
panel-timing {
clock-frequency = <51200000>;
hactive = <1024>;
vactive = <600>;
hfront-porch = <160>;
hback-porch = <140>;
hsync-len = <20>;
vback-porch = <20>;
vfront-porch = <12>;
vsync-len = <3>;
hsync-active = <0>;
vsync-active = <0>;
de-active = <1>;
pixelclk-active = <0>;
};
/* OF graph 连接 */
port {
panel_in: endpoint {
remote-endpoint = <&lcdif_out>;
};
};
};
关键是这个 port { panel_in: endpoint { remote-endpoint = <&lcdif_out>; }; }; 结构。这就是 OF graph 的写法，它定义了 panel 和 lcdif 之间的连接关系。
lcdif 节点（重点）
&lcdif {
assigned-clocks = <&clks IMX6UL_CLK_LCDIF_PRE_SEL>;
assigned-clock-parents = <&clks IMX6UL_CLK_PLL5_VIDEO_DIV>;
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_lcdif_dat &pinctrl_lcdif_ctrl>;
status = "okay";
/* 删除基础文件里的 display 属性 */
/delete-property/ display;
/* OF graph 连接 */
port {
lcdif_out: endpoint {
remote-endpoint = <&panel_in>;
};
};
};
这里有两个关键点：
/delete-property/ display;：删除基础文件 imx6ul.dtsi里遗留的display = <&display0>属性port { lcdif_out: endpoint { remote-endpoint = <&panel_in>; }; };：定义 lcdif 的输出端点，指向 panel 的输入端点
这种 panel_in → lcdif_out 的双向引用，就是 OF graph 的核心概念。
第四步——理解 OF graph
OF graph（Open Firmware Graph）是内核定义的一种用设备树描述图形设备连接的标准。不仅用于显示，还用于摄像头、网络等子系统。
它的结构是这样的：
lcdif (控制器)
|
[port]
|
[lcdif_out endpoint]
|
(remote-endpoint = <&panel_in>)
|
[panel_in endpoint]
|
[port]
|
panel (面板)
每个设备都有一个 port 节点，port 里面有 endpoint 节点，endpoint 通过 remote-endpoint 指向对方的 endpoint。这样就形成了一个有向图，内核可以通过这个图找到设备之间的连接关系。
对于显示系统，控制器是"源"（source），panel 是"汇"（sink）。控制器的 port 是输出端，panel 的 port 是输入端。
第五步——添加 sim2 节点
主线内核的 imx6ul.dtsi 里缺失 sim2 节点定义，我们需要手动添加。这个项目的移植补丁包含了这处修改：
/* 在 imx6ul.dtsi 的 AIPS2 总线节点下添加 */
sim2: sim@021b4000 {
compatible = "fsl,imx6ul-sim";
reg = <0x021b4000 0x4000>;
interrupts = <GIC_SPI 113 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
clocks = <&clks IMX6UL_CLK_SIM2>;
clock-names = "sim";
status = "disabled";
};
然后在板级设备树里启用它：
&sim2 {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_sim2>;
assigned-clocks = <&clks IMX6UL_CLK_SIM_SEL>;
assigned-clock-parents = <&clks IMX6UL_CLK_SIM_PODF>;
assigned-clock-rates = <240000000>;
pinctrl-assert-gpios = <&gpio4 23 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
port = <1>;
sven_low_active;
status = "okay";
};
第六步——配置 pinctrl
每个外设都需要配置引脚复用（pinctrl）。i.MX6ULL 的引脚配置通过 iomuxc 节点完成：
&iomuxc {
pinctrl-names = "default";
pinctrl_lcdif_dat: lcdifdatgrp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00 0x49
MX6UL_PAD_LCD_DATA01__LCDIF_DATA01 0x49
/* ... 更多 LCD 数据线 ... */
MX6UL_PAD_LCD_DATA23__LCDIF_DATA23 0x49
>;
};
pinctrl_lcdif_ctrl: lcdifctrlgrp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_LCD_CLK__LCDIF_CLK 0x49
MX6UL_PAD_LCD_ENABLE__LCDIF_ENABLE 0x49
MX6UL_PAD_LCD_HSYNC__LCDIF_HSYNC 0x49
MX6UL_PAD_LCD_VSYNC__LCDIF_VSYNC 0x49
>;
};
};
fsl,pins 里的每个条目包含两部分：
宏定义（如 MX6UL_PAD_LCD_DATA00__LCDIF_DATA00）：指定引脚的复用功能配置值（如 0x49）：指定引脚的电气特性（上拉、驱动强度等）
第七步——编译 DTB
设备树源文件写好后，编译成二进制 DTB：
cd ~/linux-kernel/linux-mainline
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs
编译成功后，DTB 文件在 arch/arm/boot/dts/nxp/imx/ 目录下：
lsarch/arm/boot/dts/nxp/imx/imx6ull-aes.dtb
第八步——验证 DTB
你可以用 dtc 工具反编译 DTB，检查编译结果：
dtc -I dtb -O dts -o imx6ull-aes.dts.tmp arch/arm/boot/dts/nxp/imx/imx6ull-aes.dtb
cat imx6ull-aes.dts.tmp | grep -A 20 "panel-dpi"
你应该能看到 panel 节点和 port/endpoint 结构。
或者，在运行中的系统上检查设备树：
# 在目标板上执行
ls /proc/device-tree/
cat /proc/device-tree/soc/bus@2100000/lcdif@21c8000/status
常见问题排查
问题一：DTB 编译报错 phandle_references
如果你看到类似这样的报错：
arch/arm/boot/dts/nxp/imx/imx6ull-aes.dtsi:123.45: error: phandle_references: Reference to non-existent node display0
这是因为你删了 display0 节点，但没有删除 display = <&display0> 属性引用。解决方法是在 &lcdif 节点里添加：
&lcdif {
/delete-property/ display;
/* ... */
};
问题二：panel 驱动没有加载
如果 dmesg 里没有 panel 相关的日志，可能是 CONFIG_DRM_PANEL_SIMPLE 没有开启：
zcat /proc/config.gz | grep PANEL_SIMPLE
应该看到 CONFIG_DRM_PANEL_SIMPLE=y。如果是 n 或 m，重新配置内核。
问题三：GPIO 冲突
如果你看到类似这样的报错：
pin MX6UL_PAD_GPIO1_IO09 already requested by 1-005d; cannot claim for 2040000.touchscreen
说明两个设备在用同一个 GPIO。检查设备树里的 pinctrl-0 配置，确保没有重复的引脚定义。
下一章预告
到这里，你应该理解了设备树的迁移方法，特别是显示系统的 OF graph 写法。下一篇文章，我们会深入讲解 DRM 显示系统的移植细节：
从旧 framebuffer 到 DRM 的完整迁移过程 panel-dpi 驱动的使用方法 背光和时序参数配置 常见报错的排查方法 显示功能验证
显示系统是主线移植最复杂的部分，我们下一章见。
参考命令速查
# 编译 DTB
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs
# 反编译 DTB 检查
dtc -I dtb -O dts -o tmp.dts arch/arm/boot/dts/nxp/imx/imx6ull-aes.dtb
# 在目标板上检查设备树
ls /proc/device-tree/
cat /proc/device-tree/soc/bus@2100000/lcdif@21c8000/status
# 检查 pinctrl 配置
cat /sys/kernel/debug/pinctrl/*/pins
延伸阅读
Device Tree Specification - 设备树规范 OF Graph Documentation - OF graph 文档 Device Tree Usage - 设备树使用指南
