Linux DTS(Device Tree Source)详解

DTS概述

DTS(Device Tree Source)是Linux内核中用于描述硬件配置的一种数据结构，它解决了传统内核中硬件信息硬编码的问题，使得同一内核可以支持多种硬件平台。

DTS的作用

1. 硬件抽象：将硬件描述从内核代码中分离出来
2. 平台无关性：同一内核可以支持不同硬件配置
3. 可维护性：硬件变更只需修改DTS文件，无需重新编译内核
4. 可读性：树形结构直观描述硬件拓扑

DTS文件类型

• .dts：设备树源文件(Device Tree Source)
• .dtsi：设备树包含文件(类似头文件)
• .dtb：编译后的二进制设备树文件(Device Tree Blob)

DTS基本语法

节点结构

/ {
    node1 {
        a-string-property = "A string";
        a-string-list-property = "first string", "second string";
        a-byte-data-property = [0x01 0x23 0x34 0x56];
        child-node1 {
            first-child-property;
            second-child-property = <1>;
        };
        child-node2 {
        };
    };
    node2 {
        an-empty-property;
        a-cell-property = <1 2 3 4>;
    };
};

常用属性

• compatible：指定设备驱动匹配字符串
• reg：描述设备寄存器地址范围
• interrupts：描述设备中断信息
• #address-cells和#size-cells：描述子节点reg属性的格式

DTS编译与使用

编译流程

1. 使用dtc工具将.dts编译为.dtb：

   dtc -I dts -O dtb -o output.dtb input.dts
   

2. 在内核源码中编译：

   make dtbs
   

使用方式

1. U-Boot传递：通过bootm命令加载dtb

   bootm <kernel_addr> - <dtb_addr>
   

2. 内嵌DTB：将dtb编译进内核镜像

实例分析

简单GPIO设备描述

/ {
    compatible = "acme,coyotes-revenge";

    gpio0: gpio@10000000 {
        compatible = "acme,gpio";
        reg = <0x10000000 0x1000>;
        interrupts = <1>;
        gpio-controller;
        #gpio-cells = <2>;
    };

    leds {
        compatible = "gpio-leds";
        led0 {
            label = "system-status";
            gpios = <&gpio0 3 0>;
            linux,default-trigger = "heartbeat";
        };
    };
};

调试技巧

1. 查看系统设备树：

   ls /proc/device-tree/
   

2. 反编译dtb：

   dtc -I dtb -O dts -o output.dts input.dtb
   

3. 内核配置：

   CONFIG_PROC_DEVICETREE=y
   CONFIG_OF=y
   

最佳实践

1. 尽量使用已有的dtsi文件作为基础
2. 合理组织节点层次结构
3. 为每个节点添加有意义的compatible字符串
4. 使用标签(&label)引用节点
5. 保持与内核文档中的绑定(bindings)一致

DTS是现代Linux系统支持多种硬件平台的关键技术，掌握DTS的使用可以大大提高嵌入式Linux开发的效率和灵活性。