imx6ull-驱动开发篇6——Linux 设备树语法-EW帮帮网

名称	类型	用途	文件扩展名	编辑方式
DTS	文本文件	人类编写硬件描述	`.dts`	文本编辑器
DTB	二进制文件	内核直接读取的硬件配置	`.dtb`	不可直接编辑
DTC	工具	DTS 和 DTB 的转换工具	-	命令行调用

DTC 工具源码在 Linux 内核的 scripts/dtc 目录下。

scripts/dtc/Makefile 文件内容如下：

hostprogs-y := dtc
always := $(hostprogs-y)

dtc-objs:= dtc.o flattree.o fstree.o data.o livetree.o treesource.o \
            srcpos.o checks.o util.o
dtc-objs += dtc-lexer.lex.o dtc-parser.tab.o
......

可以看出， DTC 工具依赖于 dtc.c、 flattree.c、 fstree.c 等文件，最终编译并链接出 DTC 这个主机文件。

如果要编译 DTS 文件的话只需要进入到 Linux 源码根目录下，然后执行如下命令：

make all

make all”命令是编译 Linux 源码中的所有东西，包括 zImage， .ko 驱动模块以及设备树。

如果只是编译设备树的话建议使用以下命令：

make dtbs

每个板子都有一个对应的 DTS 文件，那么如何确定编译哪一个 DTS 文件呢？

以 I.MX6ULL 这款芯片对应的板子为例，打开 arch/arm/boot/dts/Makefile，在“ dtb- $(CONFIG_SOC_IMX6ULL)”配置项，有如下内容：

这个dtb就是我们之前移植Linux 系统的时候添加的设备树，可以参考：系统移植篇20——Linux 内核移植（上）

当选中 I.MX6ULL 这个 SOC 以后(CONFIG_SOC_IMX6ULL=y)，所有使用到I.MX6ULL 这个 SOC的板子对应的.dts 文件都会被编译为.dtb。

如果我们使用 I.MX6ULL 新做了一个板子，只需要新建一个此板子对应的.dts 文件，然后将对应的.dtb 文件名添加到 dtb- $(CONFIG_SOC_IMX6ULL)下，这样在编译设备树的时候就会将对应的.dts 编译为二进制的.dtb文件。

DTS 语法

.dtsi 头文件

和 C 语言一样，设备树也支持头文件，设备树的头文件扩展名为.dtsi。

在 imx6ull-alientekemmc.dts 中有如下所示内容：

#include <dt-bindings/input/input.h>
#include "imx6ull.dtsi"

在imx6ull-14x14-evk-gpmi-weim.dts 这个文件里：

#include "imx6ull-14x14-evk.dts"

在.dts 设备树文件中，可以通过“#include”来引用.h、 .dtsi 和.dts 文件。

这三个文件的关系：

我们在编写设备树头文件的时候最好选择.dtsi 后缀。

一般.dtsi 文件用于描述 SOC 的内部外设信息，比如 CPU 架构、主频、外设寄存器地址范围，比如 UART、 IIC 等等。

比如 imx6ull.dtsi 就是描述 I.MX6ULL 这颗 SOC 内部外设情况信息的，内容如下：

/* 包含必要的头文件和设备树片段 */
#include <dt-bindings/clock/imx6ul-clock.h>      // i.MX6UL时钟控制宏定义
#include <dt-bindings/gpio/gpio.h>               // GPIO相关宏定义
#include <dt-bindings/interrupt-controller/arm-gic.h> // ARM中断控制器宏
#include "imx6ull-pinfunc.h"                     // i.MX6ULL引脚功能定义
#include "imx6ull-pinfunc-snvs.h"                // i.MX6ULL SNVS模块引脚定义
#include "skeleton.dtsi"                         // 设备树基础框架

/* 设备树根节点 */
/ {
    /* 设备别名定义（方便驱动引用） */
    aliases {
        can0 = &flexcan1;  // 将can0别名指向flexcan1节点
        /* 其他别名... */
    };

    /* CPU核心配置 */
    cpus {
        #address-cells = <1>;  // 子节点地址用1个u32表示
        #size-cells = <0>;     // 子节点不需要大小字段

        cpu0: cpu@0 {
            compatible = "arm,cortex-a7";  // CPU架构兼容性标识
            device_type = "cpu";            // 设备类型标识
            /* 其他CPU属性... */
        };
    };

    /* 中断控制器配置 */
    intc: interrupt-controller@00a01000 {
        compatible = "arm,cortex-a7-gic";  // ARM标准中断控制器
        #interrupt-cells = <3>;            // 中断描述需要3个参数
        interrupt-controller;              // 声明为中断控制器
        reg = <0x00a01000 0x1000>,        // 寄存器地址范围1
              <0x00a02000 0x100>;         // 寄存器地址范围2
    };

    /* 时钟系统配置 */
    clocks {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;

        /* 32.768kHz低速时钟 */
        ckil: clock@0 {
            compatible = "fixed-clock";    // 固定频率时钟
            reg = <0>;                     // 虚拟寄存器地址
            #clock-cells = <0>;            // 无子时钟
            clock-frequency = <32768>;     // 时钟频率32.768kHz
            clock-output-names = "ckil";   // 时钟输出名称
        };
        /* 其他时钟... */
    };

    /* SoC外设总线 */
    soc {
        #address-cells = <1>;              // 地址用1个u32表示
        #size-cells = <1>;                 // 大小用1个u32表示
        compatible = "simple-bus";         // 简单内存映射总线
        interrupt-parent = <&gpc>;         // 中断父控制器
        ranges;                            // 地址转换启用

        /* 总线频率控制节点 */
        busfreq {
            compatible = "fsl,imx_busfreq"; // NXP总线频率控制驱动
            /* 其他属性... */
        };

        /* NAND Flash控制器 */
        gpmi: gpmi-nand@01806000 {
            compatible = "fsl,imx6ull-gpmi-nand", "fsl,imx6ul-gpmi-nand"; // 兼容性
            #address-cells = <1>;         // 子地址用1个u32表示
            #size-cells = <1>;            // 子大小用1个u32表示
            reg = <0x01806000 0x2000>,    // 寄存器区域1
                  <0x01808000 0x4000>;    // 寄存器区域2
            /* 其他NAND属性... */
        };
        /* 其他外设... */
    };
};

在 imx6ull.dtsi 文件中，将 I.MX6ULL 这颗 SOC 所有的外设都描述的清清楚楚，比如 ecspi1~4、 uart1~8、 usbphy1~2、 i2c1~4等等。

设备节点

设备树是采用树形结构来描述板子上的设备信息的文件，每个设备都是一个节点，叫做设备节点，每个节点都通过一些属性信息来描述节点信息，属性就是键—值对。

以下是从imx6ull.dtsi 文件中缩减出来的设备树文件内容：

/ {
    aliases {
        can0 = &flexcan1;  // 别名：can0指向flexcan1节点
    };

    cpus {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;
        cpu0: cpu@0 {                  // 标签cpu0，节点名cpu@0
            compatible = "arm,cortex-a7"; // 字符串属性
            device_type = "cpu";         // 字符串属性
            reg = <0>;                   // 32位整数属性
        };
    };

    intc: interrupt-controller@00a01000 { // 标签intc
        compatible = "arm,cortex-a7-gic";
        #interrupt-cells = <3>;          // 中断描述需要3个参数
        interrupt-controller;             // 空属性（布尔值）
        reg = <0x00a01000 0x1000>,       // 地址范围数组
              <0x00a02000 0x100>;
    };
};

/根节点

每个 .dts/.dtsi文件必须有且仅有一个根节点 /。
多文件合并规则：若多个文件定义根节点，编译时会将所有子节点合并到同一个根节点下（如 imx6ull.dtsi和 imx6ull-alientek-emmc.dts的根节点内容会合并）。

节点命名与标签

标准命名格式

node-name@unit-address   // 如 uart@40010000

node-name：描述节点功能（如 uart、gpio）。
unit-address：设备寄存器基地址（可省略，如 cpus节点）。

标签（Label）

label: node-name@unit-address  // 如 cpu0:cpu@0

作用：通过 &label快速引用节点（如 &cpu0代替 cpu@0）。
优势：简化长节点名的访问（如 &intc代替 interrupt-controller@00a01000）。

节点层次结构

可形成父子关系：

/ {                         // 根节点
    cpus {                  // 子节点
        cpu0: cpu@0 { ... }; // 子节点的子节点
    };
};

节点可嵌套，形成树状结构。

属性数据类型

每个节点都有不同属性，不同的属性又有不同的内容，属性都是键值对，值可以为空或任意的字节流。

设备树源码中常用的几种数据形式如下所示：

类型	示例	说明
字符串	`compatible = "arm,cortex-a7";`	用于驱动匹配的标识符。
32位整数	`reg = <0>;`	单个数值或寄存器地址。
数组	`reg = <0x00a01000 0x1000>;`	多值用空格分隔（如地址+长度）。
字符串列表	`compatible = "fsl,imx6ull-nand", "fsl,imx6ul-nand";`	多个兼容性标识，逗号分隔。

标准属性

节点是由一堆的属性组成，节点都是具体的设备，不同的设备需要的属性不同，有很多标准属性，用户可以自定义属性。

常用的标准属性如下：

compatible 属性

compatible 属性也叫做“兼容性”属性：

核心作用：驱动与设备的“桥梁”
本质：设备树中用于绑定设备与驱动的关键属性。
工作原理：内核启动时，会遍历设备树中的 compatible值，与驱动中的 of_device_id表匹配，找到对应的驱动程序。

compatible 属性的值格式如下所示：

compatible = "manufacturer,model", "manufacturer,generic-model";

内核按顺序匹配，第一个值是设备专属驱动（如板级定制），第二个值是通用驱动（如芯片厂商提供）。

以WM8960音频芯片为例：

compatible = "fsl,imx6ul-evk-wm8960", "fsl,imx-audio-wm8960";

fsl,imx6ul-evk-wm8960：飞思卡尔为开发板定制的驱动。
fsl,imx-audio-wm8960：飞思卡尔提供的WM8960通用驱动。

一般驱动程序文件都会有一个 OF 匹配表，此 OF 匹配表保存着一些 compatible 值，如果设备节点的 compatible 属性值和 OF 匹配表中的任何一个值相等，那么就表示设备可以使用这个驱动。

比如在文件 imx-wm8960.c 中有如下内容：

/* 定义设备树兼容性匹配表 */
static const struct of_device_id imx_wm8960_dt_ids[] = {
    { .compatible = "fsl,imx-audio-wm8960", },  // 匹配设备树中兼容"fsl,imx-audio-wm8960"的节点
    { /* sentinel */ }  // 结束标记
};

/* 向内核注册设备树匹配表 */
MODULE_DEVICE_TABLE(of, imx_wm8960_dt_ids);

/* 定义平台驱动结构体 */
static struct platform_driver imx_wm8960_driver = {
    .driver = {
        .name = "imx-wm8960",  // 驱动名称
        .pm = &snd_soc_pm_ops,  // 电源管理操作集(使用标准ASoC电源管理操作)
        .of_match_table = imx_wm8960_dt_ids,  // 指向设备树匹配表
    },
    .probe = imx_wm8960_probe,  // 设备探测函数，当匹配到设备时调用
    .remove = imx_wm8960_remove,  // 设备移除函数，当设备断开时调用
};

数组 imx_wm8960_dt_ids 就是 imx-wm8960.c 这个驱动文件的匹配表，此匹配表只有一个匹配值“fsl,imx-audio-wm8960”。如果在设备树中有哪个节点的 compatible 属性值与此相等，那么这个节点就会使用此驱动文件。

wm8960 采用了 platform_driver 驱动模式，设置.of_match_table 为 imx_wm8960_dt_ids，也就是设置这个 platform_driver 所使用的OF 匹配表。

model 属性

model 属性值也是一个字符串，一般 model 属性描述设备模块信息，比如：

model = "wm8960-audio";

status 属性

status属性是设备树（Device Tree）中用于描述设备当前状态的属性，通常由操作系统或固件在运行时解析，以决定是否初始化或使用该设备。

可选的状态如表：

#address-cells 和#size-cells 属性

这两个属性用于描述设备树中子节点的地址和大小信息，通常出现在有子节点的设备节点中，用于定义子节点 reg属性的解析方式。

属性	数据类型	作用
`#address-cells`	`u32`（无符号32位整数）	指定子节点 `reg`属性中地址字段的字长（以32位为单位）。
`#size-cells`	`u32`（无符号32位整数）	指定子节点 `reg`属性中大小字段的字长（以32位为单位）。

字长（cell）：1 cell = 32 bits（4字节）。
影响范围：这两个属性仅影响当前节点的子节点，不会影响兄弟节点或父节点。

举例：

/* SPI4 控制器节点，使用 GPIO 模拟 SPI */
spi4 {
    compatible = "spi-gpio";  // 使用 GPIO 模拟 SPI 总线
    #address-cells = <1>;     // 子节点 reg 属性中的地址部分占 1 个 32 位字
    #size-cells = <0>;        // 子节点 reg 属性不包含大小信息

    /* SPI 设备节点：74HC595 移位寄存器 */
    gpio_spi: gpio_spi@0 {
        compatible = "fairchild,74hc595";  // 设备兼容性标识
        reg = <0>;  // 设备片选号（CS），由于 #size-cells=0，只包含地址部分
    };
};

/* AIPS3 总线节点 */
aips3: aips-bus@02200000 {
    compatible = "fsl,aips-bus", "simple-bus";  // AIPS 总线兼容性标识
    #address-cells = <1>;  // 子节点 reg 属性中的地址部分占 1 个 32 位字
    #size-cells = <1>;    // 子节点 reg 属性中的大小部分占 1 个 32 位字

    /* DCP 加密模块节点 */
    dcp: dcp@02280000 {
        compatible = "fsl,imx6sl-dcp";  // i.MX6SL 的 DCP 模块
        reg = <0x02280000 0x4000>;  // 寄存器基地址 0x02280000，大小 16KB
    };
};

reg 属性

reg 属性一般用于描述设备地址空间资源信息，一般都是某个外设的寄存器地址范围信息。

格式如下：

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

address：起始地址（由 #address-cells决定占用的 cell 数量）。
length：地址范围长度（由 #size-cells决定占用的 cell 数量）。

举例：

soc {
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    ethernet@10000000 {
        reg = <0x10000000 0x1000>;  // 起始地址 0x10000000，长度 4KB
    };
};

ranges 属性

ranges是设备树（Device Tree）中用于描述子节点地址空间如何映射到父节点地址空间的关键属性，本质是一个地址转换表。其核心作用是定义子总线地址与父总线地址之间的映射关系。

每个 ranges条目由 3 部分组成，格式如下：

ranges = <child-addr parent-addr length>;

每个条目表示一段地址空间的映射关系：

字段	描述	长度由谁决定
`child-bus-address`	子总线地址空间的物理地址	父节点的 `#address-cells`
`parent-bus-address`	父总线地址空间的物理地址	父节点的 `#address-cells`
`length`	子地址空间的长度（范围）	父节点的 `#size-cells`

举例：

/* 空 ranges（无需转换） */

soc {
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;
    ranges;  // 子地址 = 父地址，无需转换

    uart1: serial@02020000 {
        reg = <0x02020000 0x4000>;  // 地址 0x02020000 直接对应 CPU 物理地址
    };
};


/* 非空 ranges（地址转换）  */

pcie {
    #address-cells = <2>;  // 子地址 64 位
    #size-cells = <1>;     // 长度 32 位
    ranges = <0x00 0x00000000 0x80000000 0x10000000>;  // 子地址 0x0_00000000 → 父地址 0x80000000，长度 256MB

    device@0 {
        reg = <0x00 0x00000000 0x10000000>;  // 子设备地址范围
    };
};

name 属性

name 属性值为字符串， name 属性用于记录节点名字。

name 属性已经被弃用，不推荐使用name 属性，一些老的设备树文件可能会使用此属性。

device_type 属性

device_type 属性值为字符串， IEEE 1275 会用到此属性，用于描述设备的 FCode，但是设备树没有 FCode，所以此属性也被抛弃了。此属性只能用于 cpu 节点或者 memory 节点。i

mx6ull.dtsi 的 cpu0 节点用到了此属性，内容如下所示：

cpu0: cpu@0 {
        compatible = "arm,cortex-a7";
        device_type = "cpu";
        reg = <0>;
......
};

根节点 compatible 属性

每个节点都有 compatible 属性，根节点“/”也不例外，

imx6ull-alientek-emmc.dts 文件中根节点的 compatible 属性内容如下所示：

/ {
     model = "Freescale i.MX6 ULL 14x14 EVK Board";
     compatible = "fsl,imx6ull-14x14-evk", "fsl,imx6ull";
......
}

设备节点的 compatible 属性值是为了匹配 Linux 内核中的驱动程序，compatible 有两个值：“fsl,imx6ull-14x14-evk”和“fsl,imx6ull”。

Linux 内核会通过根节点的 compoatible 属性查看是否支持此设备，如果支持的话设备就会启动 Linux 内核。

设备匹配过程

Linux 内核通过根节点 compatible 属性找到对应的设备的函数调用过程如图：

1) 入口：start_kernel（初始化内核）

位置：init/main.c
调用 setup_arch()进入架构相关初始化。

(2) 解析设备树：setup_arch

位置：arch/arm/kernel/setup.c
调用 setup_machine_fdt()匹配设备树根节点的 compatible。

(3) 匹配 machine_desc：setup_machine_fdt

位置：arch/arm/kernel/devtree.c

关键步骤：

通过 of_flat_dt_match_machine()匹配设备树根节点的 compatible。
返回匹配的 machine_desc结构体。

(4) 匹配逻辑：of_flat_dt_match_machine

位置：drivers/of/fdt.c
遍历内核预定义的 machine_desc列表（通过 DT_MACHINE_START宏注册），与设备树的 compatible字符串比较。
匹配优先级：完全匹配 > 部分匹配（按 compatible列表顺序）。

(5) 返回 machine_desc

匹配成功后，内核会执行 machine_desc中定义的平台初始化函数（如 init_machine）。

向节点追加或修改内容

产品开发过程中可能面临着频繁的需求更改，怎么修改或者新增内容呢？

方法一，修改通用SOC文件，比如imx6ull.dtsi 文件：

原始代码如下：

i2c1: i2c@021a0000 {
    #address-cells = <1>;                // 子节点 reg 地址字段占 1 个 cell（32位）
    #size-cells = <0>;                   // 子节点 reg 不包含长度字段
    compatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";  // 驱动兼容性标识
    reg = <0x021a0000 0x4000>;           // 寄存器基地址 0x021a0000，长度 16KB
    interrupts = <GIC_SPI 36 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;  // 中断号 36，高电平触发
    clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C1>;    // 时钟源引用
    status = "disabled";                  // 默认禁用，需在板级 DTS 中启用
};

现在要在 i2c1 节点下创建一个子节点，这个子节点就是 fxls8471，最简单的方法就是在 i2c1 下直接添加一个名为 fxls8471 的子节点，如下所示：

i2c1: i2c@021a0000 {
    #address-cells = <1>;                // 子设备地址用1个32位单元表示
    #size-cells = <0>;                   // 子设备不需要地址空间大小
    compatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";  // 兼容的驱动程序
    reg = <0x021a0000 0x4000>;           // 控制器寄存器地址范围
    interrupts = <GIC_SPI 36 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;  // 中断配置
    clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C1>;    // 时钟源
    status = "disabled";                  // 默认禁用控制器

    /* FXLS8471加速度传感器子节点 */
    fxls8471@1e {
        compatible = "fsl,fxls8471";     // 设备驱动兼容性
        reg = <0x1e>;                    // I2C设备地址0x1E
    };
};

这样非常简单，但是imx6ull.dtsi 是设备树头文件，其他所有使用到 I.MX6ULL这颗 SOC 的板子都会引用 imx6ull.dtsi 这个文件。

直接在 i2c1 节点中添加 fxls8471 就相当于在其他的所有板子上都添加了 fxls8471 这个设备，但是不是每个板子都有该设备。

所以方法二，在修改板级设备树文件中，追加设备：

I.MX6U-ALPHA 开发板使用的设备树文件为 imx6ull-alientek-emmc.dts，因此我们需要在imx6ull-alientek-emmc.dts 文件中完成数据追加的内容，方式如下：

&i2c1 {
    // 添加 FXLS8471 传感器子节点
    fxls8471@1e {
        compatible = "nxp,fxls8471";    // 驱动匹配字符串
        reg = <0x1e>;                   // I2C 设备地址
        interrupt-parent = <&gpio5>;    // 中断引脚配置
        interrupts = <0 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    };
};

修改imx6ull-alientek-emmc.dts 这个文件内的代码，不会对使用 I.MX6ULL 这颗 SOC 的其他板子造成任何影响。

这个就是向节点追加或修改内容的方法，重点就是通过&label 来访问节点，然后直接在里面编写要追加或者修改的内容。

imx6ull-驱动开发篇6——Linux 设备树语法

前言

设备树

设备树概念

DTS、 DTB 和 DTC

DTS 语法

.dtsi 头文件

设备节点

/根节点

节点命名与标签

节点层次结构

属性数据类型

标准属性

compatible 属性

model 属性

status 属性

#address-cells 和#size-cells 属性

reg 属性

ranges 属性

name 属性

device_type 属性

根节点 compatible 属性

设备匹配过程

向节点追加或修改内容

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device_type 属性

根节点 compatible 属性

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