第4章设备树（Device Tree）基础

设备树，说白了就是一块「硬件描述板」。它告诉内核：你的板子上有哪些外设、它们怎么连接、地址是多少。我刚开始接触Linux驱动时，总觉得设备树很玄乎，后来发现它其实就是个配置文件——只不过格式特殊了点。

这一章，我们来啃设备树的硬骨头。语法、节点、属性、中断、GPIO，还有那些让人头疼的绑定文档。嗯，我保证讲得接地气。

4.1 设备树语法：dts与dtsi

设备树源文件有两种后缀：.dts 和 .dtsi。前者是板级描述文件，后者是芯片级描述文件。你可以把 .dtsi 想象成C语言的头文件——它定义芯片通用的部分，比如CPU核心、内存控制器、时钟等。而 .dts 则负责具体板子的差异化配置。

我在项目中遇到过一种情况：同一个芯片用在三款不同板子上，如果每块板子都从头写一遍设备树，那简直是灾难。正确的做法是把公共部分抽到 .dtsi 里，板级文件用 #include 包含它，然后只覆盖需要改动的节点。

核心规则：

.dtsi 定义芯片级通用资源，不涉及具体板级配置
.dts 包含 .dtsi，并添加板级特有的外设和引脚配置
同名的节点或属性，后定义的会覆盖先定义的

来看一个简单的例子：

// imx8mm.dtsi（芯片级）
/ {
    soc {
        uart1: serial@30890000 {
            compatible = "fsl,imx8mm-uart", "fsl,imx6q-uart";
            reg = <0x0 0x30890000 0x0 0x10000>;
            interrupts = <GIC_SPI 26 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
            status = "disabled";
        };
    };
};

// my-board.dts（板级）
#include "imx8mm.dtsi"

&uart1 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1>;
    status = "okay";
};

看到没？板级文件用 &uart1 引用芯片级定义的节点，然后只修改 status 和添加 pinctrl。这样既保持了芯片级文件的纯净，又实现了板级定制。

4.2 节点与属性

设备树的每个「外设」都是一个节点。节点可以嵌套，就像文件夹套文件夹。每个节点有属性，属性就是键值对。

节点命名格式：节点名@地址。比如 serial@30890000，serial 是名字，30890000 是基地址。注意，地址不是必须的，但如果有多个同类型设备，加地址可以避免重名。

常用的属性我列一下：

属性名	含义	示例
`compatible`	驱动匹配的关键字	`"fsl,imx8mm-uart"`
`reg`	寄存器地址和大小	`<0x30890000 0x10000>`
`interrupts`	中断号、触发类型	`<GIC_SPI 26 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>`
`status`	设备状态	`"okay"` 或 `"disabled"`
`pinctrl-*`	引脚复用配置	`pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1>`

我的小技巧： 写 compatible 时，建议遵循「厂商,型号」的格式。比如 "fsl,imx8mm-uart"。这样驱动匹配时，内核会先尝试精确匹配，不行就回退到通用匹配。我曾经因为写反了顺序，导致驱动死活加载不上，排查了半天才发现是 compatible 写成了 "imx8mm-uart,fsl"。

4.3 中断与GPIO控制器

中断和GPIO是设备树里最容易出坑的地方。我见过太多人把中断号写错，或者GPIO编号搞混。

先看中断。i.MX8M 使用 GIC（通用中断控制器），中断类型分两种：

SPI（共享外设中断）：外设用的中断，多个CPU核都能响应
PPI（私有外设中断）：每个CPU核私有的，比如本地定时器

中断属性的格式：<中断类型中断号触发方式>。举个例子：

interrupts = <GIC_SPI 26 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;

这里 GIC_SPI 是宏定义，值为0。26是中断号。注意，这个中断号是硬件中断号，不是Linux的IRQ号。内核在初始化时会自动映射。

我曾经踩过的坑： 中断号从0开始还是从1开始？不同芯片厂商的习惯不一样。i.MX8M 的数据手册里，中断号通常从0开始，但有些外设的中断号在手册里写的是「32+偏移」。这时候一定要仔细看手册，或者参考官方设备树。我有一回把UART的中断号写成了58，结果应该是26+32=58，但实际GIC_SPI的偏移已经在内核里处理了，直接写26就行。嗯，那次调试花了我一整天。

GPIO控制器的描述稍微复杂一点。i.MX8M 有多个GPIO bank，每个bank有32个引脚。设备树里这样定义：

gpio1: gpio@30200000 {
    compatible = "fsl,imx8mm-gpio", "fsl,imx35-gpio";
    reg = <0x30200000 0x10000>;
    interrupts = <GIC_SPI 64 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    gpio-controller;
    #gpio-cells = <2>;
    interrupt-controller;
    #interrupt-cells = <2>;
};

注意两个关键属性：

gpio-controller：声明这是一个GPIO控制器
#gpio-cells：指定引用GPIO时需要几个参数。通常为2，第一个是引脚号，第二个是标志（比如高有效还是低有效）

引用GPIO的写法：<&gpio1 15 GPIO_ACTIVE_LOW>。意思是GPIO1组的第15脚，低电平有效。

4.4 常用绑定文档解析

绑定文档（Binding Documentation）是设备树的「说明书」。内核源码的 Documentation/devicetree/bindings/ 目录下，每个外设都有对应的YAML或文本格式的绑定文档。

我个人习惯，写设备树前先翻绑定文档。它告诉你：这个设备需要哪些必须属性、哪些可选属性、属性值的格式是什么。

以I2C控制器为例，绑定文档会说明：

Required properties:
- compatible: 必须包含 "fsl,imx8mm-i2c"
- reg: 寄存器地址和范围
- interrupts: 中断号
- clocks: 时钟句柄
- #address-cells: 应为1
- #size-cells: 应为0

Optional properties:
- clock-frequency: I2C总线频率，默认100000
- pinctrl-*: 引脚配置

你看，有了绑定文档，写设备树就像填表格一样。缺了哪个必填属性，内核启动时就会报错。

我的建议： 别自己瞎猜属性名。去绑定文档里搜一下，或者看看其他板子的设备树是怎么写的。i.MX8M的参考设备树在 arch/arm64/boot/dts/freescale/ 目录下，那里有现成的例子。我刚开始写设备树时，就是一边看参考板子的dts，一边对照绑定文档，慢慢就摸出门道了。

最后说一句，设备树编译工具 dtc 是你的好帮手。写完dts后，用 dtc -I dts -O dtb -o test.dtb test.dts 编译一下，如果有语法错误，它会直接告诉你哪一行有问题。别像我早期那样，写完直接烧到板子上，结果内核panic了才回头检查。

📚 课程目录