第1章：设备树基础回顾——语法、节点与属性、reg与compatible

各位同学，咱们今天聊聊设备树的基础。说实话，我刚开始接触设备树时，也觉得这东西有点玄乎。不就是一堆文本描述硬件吗？后来踩了几个坑才明白——设备树是Linux内核与硬件之间的“翻译官”，写不好它，驱动根本跑不起来。

1.1 设备树是什么？

设备树（Device Tree），说白了就是一个描述硬件拓扑结构的数据结构。它用文本文件（.dts）描述CPU、内存、外设、中断控制器、GPIO等所有硬件资源。内核启动时解析这个文件，动态构建硬件信息，而不是把硬件信息硬编码在代码里。

我个人习惯把设备树比作“硬件的身份证”。你想想看，一个SoC可能有几十个外设，每个外设的地址、中断号、时钟频率都不一样。如果没有设备树，内核就得为每块板子单独写一份板级文件，维护成本极高。设备树解决了这个问题——同一份内核镜像，换一块板子只需要换一个.dtb文件。

1.2 设备树语法速览

设备树的语法其实很简单，就是一棵树。根节点是“/”，下面挂各种子节点。每个节点代表一个硬件设备或总线。来看一个最基本的例子：

/dts-v1/;

/ {
    compatible = "vendor,board-name";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    cpu@0 {
        compatible = "arm,cortex-a7";
        reg = <0x0>;
    };

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x80000000 0x40000000>;
    };

    uart0: serial@10000000 {
        compatible = "vendor,uart";
        reg = <0x10000000 0x1000>;
        interrupts = <0 33 4>;
    };
};

嗯，这里要注意几个关键点：

• 节点名称：格式是“名称@地址”，比如cpu@0、serial@10000000。地址部分通常对应设备的基地址。
• 属性：键值对形式，值可以是字符串、整数、数组等。比如compatible、reg、interrupts都是属性。
• 标签（label）：比如uart0:，方便在其他地方引用这个节点。

1.3 节点与属性——硬件的“自我介绍”

每个节点都有一堆属性，这些属性就是硬件在向内核做自我介绍。我挑几个最常用的说说：

属性名	作用	示例
compatible	设备兼容性标识，驱动匹配的关键	"vendor,device"
reg	描述设备地址空间	<基地址 长度>
interrupts	中断号与触发方式	<0 33 4>
clocks	时钟源引用	<&clkc 15>
status	设备状态（okay/disabled）	"okay"

我在项目中遇到过最坑的事：某次调试I2C设备，驱动死活不probe。查了两天，最后发现是compatible字符串写错了一个字母。内核匹配驱动时是严格字符串比较，多一个空格都不行。从那以后，我每次写compatible都会反复核对数据手册。

1.4 reg属性——地址空间的“地图”

reg属性是设备树里最重要的属性之一。它告诉内核：这个设备占用了哪段地址空间。格式是：

reg = <address1 length1 address2 length2 ...>;

address和length的位数由父节点的#address-cells和#size-cells决定。比如：

/ {
    #address-cells = <1>;  // 地址用32位表示
    #size-cells = <1>;     // 长度用32位表示

    uart@10000000 {
        reg = <0x10000000 0x1000>;  // 基址0x10000000，长度0x1000
    };
};

如果#address-cells = <2>，那地址就要写成两个32位数，比如<0x0 0x10000000>。64位地址空间常见这种写法。

1.5 compatible属性——驱动匹配的“钥匙”

compatible属性是设备树与驱动之间的桥梁。内核通过它找到对应的驱动程序。格式通常是"厂商,设备型号"，比如：

compatible = "ti,omap3-uart", "ns16550";

这里有两个字符串，内核会按顺序尝试匹配。第一个是精确匹配，第二个是兼容匹配。为什么这么设计？因为有些IP核是通用的，比如16550 UART，很多厂商都在用。写"ns16550"可以让内核用通用驱动，写"ti,omap3-uart"则可以用TI的定制驱动。

驱动代码里怎么匹配？看这个：

static const struct of_device_id my_uart_of_match[] = {
    { .compatible = "ti,omap3-uart", },
    { .compatible = "ns16550", },
    { /* sentinel */ }
};

static struct platform_driver my_uart_driver = {
    .driver = {
        .name = "my_uart",
        .of_match_table = my_uart_of_match,
    },
    .probe = my_uart_probe,
};

内核解析设备树时，会遍历所有节点，找到compatible匹配的节点，然后调用对应的probe函数。说白了，compatible就是一把钥匙，设备树是锁，驱动是钥匙坯子，匹配上了才能开门。

1.6 知识体系总览

为了让大家更直观地理解设备树的核心逻辑，我画了一张图：

1.7 小结

这一章我们回顾了设备树的基础知识。说白了，设备树就是一套描述硬件的“语言”，节点是名词，属性是形容词。compatible是设备的名片，reg是设备的地址地图。掌握了这些，你就能看懂大部分设备树文件了。

嗯，这里要提醒一句：设备树语法虽然简单，但细节很多。比如#address-cells和#size-cells的继承关系、中断映射的复杂规则，这些后面章节会慢慢展开。别急，咱们一步步来。

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