linux DTS详解.pdf

DTS 是为 Linux 提供一种硬件信息的描述方法，以此代替源码中的 硬件编码 (hard code)。DTS 即 Device Tree Source 设备树源码， Device Tree 是一种描述硬件的数据结构，起源于 OpenFirmware (OF). 在 Linux 2.6 中， ARM 架构的板级硬件细节过多的被硬编码在 arch/arm/plat-xxx 和 arch/arm/mach-xxx (比如板上的 platform 设备，resource， i2c_board_info, spi_board_info 以及各种硬件的 platform_data）, 这些板级细节代码对内核来讲只不过是垃圾代码。而采用 Device Tree 后， 许多硬件的细节可以直接透过它传递给 Linux，而不再需要在 kernel 中 进行大量的冗余编码。 Linux DTS（Device Tree Source）是一种用于描述硬件信息的机制，它替代了内核源码中的硬件编码（hard code）。DTS的引入主要是为了解决Linux内核在处理ARM架构时面临的代码冗余和可移植性问题。在早期的Linux 2.6版本中，ARM平台的硬件细节大量存在于`arch/arm/plat-xxx`和`arch/arm/mach-xxx`目录下，这增加了内核的复杂性和维护难度。Linus Torvalds在处理一个OMAP平台的合并请求时，表达了对ARM代码质量的不满，认为很多代码是“垃圾”，并引发了ARM社区对代码组织方式的反思。 引入Device Tree后，硬件配置信息不再直接硬编码在内核中，而是通过Device Tree（DTS）文件描述，并在系统启动时由bootloader传递给内核一个称为Device Tree Blob（DTB）的二进制数据结构。DTB包含了硬件的具体信息，如平台设备、资源、I2C和SPI设备配置等，使得内核能够动态地适应不同的硬件平台，减少了内核代码的重复和冗余。 Device Tree的基础原理包括DTS和DTB两个方面。DTS是源码形式的设备树，它使用一种特殊的语法来描述硬件节点、属性和连接关系。DTB则是编译后的DTS文件，它是内核在启动时可以理解的二进制格式。DTS和DTB之间有一些接口函数，用于在内核中解析和使用DTB中的信息。 Device Tree的语法主要包括以下几个关键概念： 1. **node-name@unit-address**：每个节点都有一个名称和单位地址，如`cpu@0`表示CPU节点，其中`0`是其地址。 2. **Path Names**：节点的路径名，用于标识节点在整个设备树中的位置。 3. **Property**：节点可以拥有多个属性，用来描述节点的特性，如`compatible`定义设备兼容性，`model`表示设备模型，`status`表示设备状态等。 4. **#address-cell and #size-cells**：这两个属性定义了节点地址和大小的表示方式，帮助内核解析内存和I/O地址。 5. **reg**：描述设备的物理地址范围。 6. **virtual-reg**：如果设备有虚拟地址，此属性用来指定。 7. **ranges**：在多总线系统中，它描述了从总线地址到设备实际地址的映射。 8. **dma-ranges**：对于DMA操作，描述了DMA地址的转换规则。 DTS的引入对Linux内核有重大意义，它提高了代码的可维护性、可移植性和可扩展性。开发者可以独立地修改和维护设备树，而不必触及内核源码，简化了开发流程。同时，这种机制使得新的硬件平台更容易被内核支持，增强了Linux在嵌入式领域的应用广度。通过深入理解和使用DTS，开发者可以更好地定制和优化Linux系统以适应各种硬件环境。