1、设备树基础：什么是设备树、为什么需要设备树、设备树的历史与演进

1.1 什么是设备树？

设备树，英文叫 Device Tree，简称 DT。

说白了，它就是一个描述硬件信息的数据结构。用树形的方式，把 CPU、内存、外设、中断控制器这些东西的配置信息，全部写在一个文本文件里。

我刚开始接触嵌入式 Linux 时，觉得这玩意儿挺玄乎。后来发现，它其实就是一张「硬件清单」。内核启动时，通过这张清单就知道板子上有什么硬件、怎么访问它们。

举个例子，一个简单的设备树节点长这样：

/ {
    model = "MyBoard v1.0";
    compatible = "vendor,myboard", "vendor,common";

    memory@80000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x80000000 0x20000000>;  // 512MB 内存
    };

    uart0: serial@10000000 {
        compatible = "ns16550";
        reg = <0x10000000 0x1000>;
        interrupts = <0 5 4>;
        clock-frequency = <1843200>;
    };
};

看到没？每个硬件设备就是一个节点。节点里有属性，描述它的地址、中断号、时钟频率等信息。

嗯，这里要注意：设备树不是代码，它只是数据。内核解析它，然后初始化对应的驱动。

1.2 为什么需要设备树？

你可能会问：以前没有设备树，不也跑得好好的吗？

确实，早期的 Linux 内核，硬件信息是硬编码在源码里的。每个板子都要改 arch/arm/mach-xxx 下面的文件。我当年维护过一个项目，光板级文件就有十几个，每个文件里都是 platform_device 结构体数组。

那问题来了：

• 代码膨胀：每个板子都要写一堆重复的板级文件
• 维护噩梦：换一个 GPIO 引脚，要改好几个文件
• 碎片化严重：厂商各自为政，内核主线很难统一支持

我在一个项目中就吃过这个亏。客户要求换一颗 Flash 芯片，我本以为改个分区表就行。结果发现板级文件里硬编码了 Flash 的基地址和大小，还得改内存映射。折腾了两天才搞定。

设备树解决了这些问题：

• 硬件描述与内核分离：换硬件，改 dts 文件就行，不用重新编译内核
• 统一规范：所有厂商都按同一套规则写设备树
• 可复用：一个 SoC 的设备树，可以衍生出多个板级变体

1.3 设备树的历史与演进

设备树不是 Linux 原创的。它最早来自 Open Firmware，是 Sun 公司搞出来的东西。PowerPC 架构一直在用。

Linux 内核在 2005 年左右开始引入设备树。我记得当时 Linus Torvalds 对 ARM 架构的板级文件泛滥非常不满，直接开喷说「这简直是垃圾」。嗯，原话更狠。

从那以后，ARM 社区开始推动设备树的普及。到了 2011 年左右，ARM 主线内核正式要求新平台必须使用设备树。

演进过程大致是这样的：

时间	事件
2005	PowerPC 率先在 Linux 中使用设备树
2008	ARM 社区开始讨论引入设备树
2011	ARM 主线内核强制要求设备树
2013	设备树规范 v0.1 发布
2016	设备树覆盖大部分 ARM 平台
至今	RISC-V、x86 等架构也开始使用

我个人习惯把设备树的演进分成三个阶段：

1. 混沌期：各玩各的，板级文件满天飞
2. 统一期：设备树成为标准，但写法还很混乱
3. 成熟期：有了规范、绑定文档、校验工具

1.4 设备树的核心文件

实际开发中，你会接触到这些文件：

• .dts：设备树源文件，文本格式，可读性强
• .dtsi：设备树头文件，通常放 SoC 公共部分
• .dtb：编译后的二进制文件，内核直接使用
• .dtbo：设备树叠加层，用于动态修改

编译命令也很简单：

# 将 dts 编译成 dtb
dtc -I dts -O dtb -o myboard.dtb myboard.dts

# 反编译 dtb 查看内容
dtc -I dtb -O dts -o myboard.dts myboard.dtb

你想想看，有了设备树，换一个板子只需要换一个 .dts 文件。内核镜像可以通用，这多方便。

好了，这一章就到这里。设备树不是什么高深的东西，它就是一张硬件配置表。理解了这一点，后面的内容就好办了。