Linux设备树

// 根节点/dts-v1/;/{// model和compatible是根节点标准属性model="My Custom Board";compatible="myvendor,myboard", "myvendor,myboard-v2";// #address-cells和#size-cells决定子节点的reg属性格式// #address-cells = <1> 表示地址占1个cell（32位）// #size-cells = <1> 表示长度占1个cell（32位）#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;// CPU节点cpus{#address-cells = <1>;#size-cells = <0>;cpu@0{            device_type="cpu";compatible="arm,cortex-a7";reg=<0>;clock-frequency=<800000000>;// 800MHz};};};

reg属性的含义由父节点的#address-cells和#size-cells决定。如果父节点设置了#address-cells = <2>和#size-cells = <2>，那么reg = <0x0 0x40000000 0x0 0x10000>表示地址是0x00000000_40000000，长度是0x10000。这是最容易搞混的地方——不同总线层级的cell数量可能不同。

常用外设配置

GPIO配置

GPIO控制器自身作为一个节点出现在设备树中，具体引脚的复用和电平配置通过pinctrl子系统管理。

// GPIO控制器节点（通常由芯片厂商在dtsi中定义）gpio1:gpio@0209c000{compatible="fsl,imx6ul-gpio", "fsl,imx35-gpio";reg=<0x0209c0000x4000>;interrupts=<GIC_SPI 66 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,<GIC_SPI 67 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;gpio-controller;#gpio-cells = <2>;interrupt-controller;#interrupt-cells = <2>;};// pinctrl节点：描述引脚复用配置&iomuxc{    pinctrl_led:ledgrp{fsl,pins=<            // 格式: <mux_reg conf_reg input_reg mux_mode input_val>// 具体含义因芯片而异，查阅芯片参考手册            MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03  0x10b0        >;};};// LED设备节点，引用上面的pinctrlled_user{compatible="gpio-leds";pinctrl-names="default";    pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;led0{label="sys-led";gpios=<&gpio13 GPIO_ACTIVE_LOW>;default-state="off";linux,default-trigger="heartbeat";};};

gpios = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>中，&gpio1引用GPIO控制器节点，3是引脚号，GPIO_ACTIVE_LOW表示低电平有效。驱动里调用gpiod_set_value()时不需要关心有效电平——gpiod子系统会自动处理。

I2C设备配置

&i2c1{clock-frequency=<400000>;// 400kHzstatus="okay";// 温度传感器，挂在I2C总线上，地址0x48temperature-sensor@48{compatible="ti,tmp102";reg=<0x48>;};// 加速度计，地址0x68accelerometer@68{compatible="invensense,mpu6050";reg=<0x68>;// 中断引脚配置interrupt-parent=<&gpio3>;interrupts=<21 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;};};

reg = <0x48>在这里是I2C从机地址，不是内存地址。同样是reg属性，含义由所在总线的#address-cells和#size-cells决定。I2C总线的#size-cells通常为0，因为I2C地址不需要长度字段。

SPI设备配置

&ecspi1{fsl,spi-num-chipselects=<2>;cs-gpios=<&gpio49 GPIO_ACTIVE_LOW>,<&gpio410 GPIO_ACTIVE_LOW>;status="okay";// Flash芯片，挂在SPI总线上，片选0    flash:spi-flash@0{compatible="winbond,w25q128", "jedec,spi-nor";reg=<0>;// 对应cs-gpios的第0个片选spi-max-frequency=<50000000>;// 50MHz#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;// 分区表partition@0{label="u-boot";reg=<0x0000000x080000>;};partition@80000{label="kernel";reg=<0x0800000x400000>;};partition@480000{label="rootfs";reg=<0x4800000xb80000>;};};};

spi-max-frequency是SPI设备支持的最大时钟频率。有些SPI Flash标称能跑到104MHz，但实际PCB走线质量决定了能跑多高。跑不到标称频率时，先降到50MHz试试。

中断配置

设备树中的中断配置涉及三个属性：interrupt-parent、interrupts和interrupts-extended。

// 方式一：通过interrupt-parent指定中断控制器button_user{compatible="gpio-keys";interrupt-parent=<&gpio5>;// 中断控制器是GPIO5interrupts=<1 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;// 引脚1，下降沿触发};// 方式二：使用interrupts-extended（同时指定控制器和中断号）button_user{compatible="gpio-keys";interrupts-extended=<&gpio51 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;};

中断触发类型有四种：

• • IRQ_TYPE_EDGE_RISING：上升沿触发
• • IRQ_TYPE_EDGE_FALLING：下降沿触发
• • IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH：高电平触发
• • IRQ_TYPE_LEVEL_LOW：低电平触发

GIC（Generic Interrupt Controller）的SPI中断（共享外设中断）在设备树中用三个参数描述：中断类型、中断号、触发方式。GIC_SPI表示SPI中断，66是硬件中断号，IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH是触发方式。这些宏定义在include/dt-bindings/interrupt-controller/arm-gic.h中。

##时钟与电源域

很多外设不工作，不是设备树节点写错了，而是时钟或电源没开。

// 时钟节点（芯片厂商在dtsi中定义）clks:clock-controller@020c4000{compatible="fsl,imx6ul-ccm";reg=<0x020c40000x4000>;#clock-cells = <1>;clocks=<&ckil>, <&osc>, <&ipp_di0>, <&ipp_di1>;clock-names="ckil", "osc", "ipp_di0", "ipp_di1";};// 外设节点引用时钟uart1:serial@02020000{compatible="fsl,imx6ul-uart";reg=<0x020200000x4000>;interrupts=<GIC_SPI 26 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;clocks=<&clks IMX6UL_CLK_UART1_IPG>,<&clks IMX6UL_CLK_UART1_SERIAL>;clock-names="ipg", "per";status="disabled";// 默认关闭，在板级DTS中使能};

clocks属性引用时钟控制器，IMX6UL_CLK_UART1_IPG是时钟ID，定义在include/dt-bindings/clock/imx6ul-clock.h中。驱动probe时会调用clk_prepare_enable()来使能时钟。如果设备树里没配clocks属性，驱动里devm_clk_get()会返回错误。

电源域配置类似，通过power-domains属性引用：

gpu:gpu@01800000{compatible="fsl,imx6ul-gpu";reg=<0x018000000x4000>;interrupts=<GIC_SPI 10 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;clocks=<&clks IMX6UL_CLK_GPU3D_AXI>,<&clks IMX6UL_CLK_GPU3D_CORE>;clock-names="bus", "core";power-domains=<&pgc_gpu>;};

设备树覆盖层（Overlay）

设备树覆盖层（DTO）允许在不修改主DTB的情况下动态添加或修改节点。这在 cape、HAT、扩展板等场景下很有用——主DTB描述核心板，扩展板的硬件通过Overlay描述。

// overlay文件示例：led-overlay.dts/dts-v1/;/plugin/;/{fragment@0{target=<&gpio1>;__overlay__{// 在gpio1节点下添加内容};};fragment@1{target-path="/";// 直接引用根节点__overlay__{my_custom_device{compatible="myvendor,custom-device";status="okay";};};};};

编译Overlay：

// 编译overlay DTS为DTBOdtc -@ -O dtb -o led-overlay.dtbo led-overlay.dts# 挂载 configfs（如果未自动挂载）mount -t configfs configfs /sys/kernel/config# 创建覆盖层目录（注意路径多了 /sys/kernel）mkdir -p /sys/kernel/config/device-tree/overlays/led# 加载 dtbocat led-overlay.dtbo > /sys/kernel/config/device-tree/overlays/led/dtbo# 查看状态cat /sys/kernel/config/device-tree/overlays/led/status# 卸载（rmdir 是正确的）rmdir /sys/kernel/config/device-tree/overlays/led

dtc -@中的-@参数生成__symbols__节点，这是Overlay能引用主DTB中节点的前提。没有这个节点，target = <&gpio1>这样的引用会失败。

编译与调试

编译设备树

如果使用Buildroot，设备树会在make时自动编译。手动编译的方式：

// 方式一：使用内核构建系统make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs// 方式二：使用dtc直接编译dtc -I dts -O dtb -o myboard.dtb myboard.dts// 反编译DTB为DTS（调试时很有用）dtc -I dtb -O dts -o decoded.dts myboard.dtb

运行时调试

内核启动后，设备树信息可以通过procfs和sysfs查看：

// 查看完整的设备树（原始DTB）cat /proc/device-tree/compatible// 查看某个节点的属性cat /proc/device-tree/led_user/led0/label// 输出: sys-led// 以十六进制查看数值属性xxd /proc/device-tree/i2c1/clock-frequency// 输出: 00061a80（即400000）// 查看哪些驱动匹配成功ls /sys/bus/i2c/devices/// 1-0048  1-0068  表示I2C总线1上的0x48和0x68地址设备已注册// 查看设备树解析日志dmesg | grep -i "of\|device tree"

一个实用的排查思路：如果驱动没加载，先确认设备树节点是否被内核解析到——在/proc/device-tree/下找对应路径。路径存在但驱动没probe，检查compatible字符串是否与驱动里的of_device_id表匹配。路径不存在，检查DTS文件是否被正确包含到编译目标中。

compatible字符串的匹配规则

compatible属性是设备树和驱动之间的桥梁。内核启动时遍历设备树节点，对每个节点拿compatible去匹配驱动中注册的of_device_id表。

// 驱动代码中的匹配表staticconststructof_device_idmy_driver_dt_ids[] = {    { .compatible = "myvendor,mydevice", },    { .compatible = "myvendor,mydevice-v2", .data = &v2_data, },    { /* sentinel */ }};MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_driver_dt_ids);

匹配规则是从左到右，优先匹配第一个。设备树中compatible = "myvendor,mydevice-v2", "myvendor,mydevice"，内核先尝试匹配myvendor,mydevice-v2，如果没找到再尝试myvendor,mydevice。这种写法用于新版本兼容旧驱动的情况。

命名规范是"vendor,model"，全小写，用逗号分隔vendor和model。vendor是厂商名缩写，model是设备型号。避免使用大写字母和空格。

phandle与节点引用

设备树中节点之间的引用通过phandle（pointer handle）实现。DTC编译时会自动为被引用的节点分配phandle值。

// 方式一：使用标签引用（推荐）&uart1{status="okay";    pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1>;};// 方式二：显式phandle（旧式写法，不推荐）gpio1:gpio@0209c000{phandle=<GPIO1_PHANDLE>;// ...};some_device{gpio=<GPIO1_PHANDLE>;};

标签引用方式更清晰，DTC自动处理phandle分配。一个节点可以被多个其他节点引用，interrupt-parent、clocks、pinctrl-0等属性都通过phandle引用目标节点。