ARM Linux 驱动开发篇---Linux 设备树简介-- Ubuntu20.04
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前言
在传统驱动中，GPIO址、中断号、时钟参数等硬件信息都硬编码在代码里，换一块开发板就要改一次驱动；而设备树通过.dts文件统一描述所有硬件资源，驱动只需通过标准 API获取资源，实现 “一次编写、多板适配”。如今设备树已经成为 Linux 驱动开发的核心规范，是每一位嵌入式 Linux 工程师必须掌握的技能。本期博客开始介绍一下设备树的相关概念。
一、什么是设备树？
设备树（Device Tree），顾名思义，就是用树形结构来描述硬件设备的信息。它的核心思想是：硬件是静态的，驱动是动态的。
设备（Device）：指开发板上的所有硬件组件，如 CPU、内存控制器、I2C 控制器、SPI 控制器、GPIO 控制器、以及挂接在这些总线上的具体外设（如 LED、按键、EEPROM 等）。
树（Tree）：指这些硬件设备之间的连接关系。在设备树中，硬件系统被抽象成一棵倒置的树，系统总线是树干，各个控制器（如 I2C、SPI、GPIO）是从主干分出的分支，而挂接在这些控制器上的外设（如 I2C 设备、SPI 设备）则是分支上的叶子节点。
在这棵 “树” 中：
树干是系统总线，所有的控制器都直接或间接挂接在总线上。
从主干分出了 I2C 控制器、SPI 控制器、GPIO 控制器等分支。
每个控制器分支又可以挂接具体的外设叶子节点，例如 I2C1 控制器上挂接了 FT5206 和 AT24C02，I2C2 控制器上挂接了 MPU6050。
描述这棵 “树” 的文件就是 DTS（Device Tree Source）文件，它采用特定的语法规则，将硬件的拓扑结构、地址、中断等信息清晰地记录下来。
二、DTS、DTB 和 DTC
我们刚才说了设备树源文件扩展名为.dts，但是我们在前面移植 Linux 的时候却一直在使用.dtb 文件，那么 DTS 和 DTB 这两个文件是什么关系呢？
DTS 是设备树源码文件，DTB 是将 DTS 编译以后得到的二进制文件。
将.c 文件编译为.o 需要用到 gcc 编译器。
那么将.dts 编译为.dtb需要什么工具呢？需要用到 DTC 工具！
具体流程可以如下图所示：
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 := $(hostprogs-y) dtc-objs := dtc.o flattree.o fstree.o data.o livetree.o treesource.o \ srcpos.o checks.o util.o dtc-objs += dtc-lexer.lex.o dtc-parser.tab.o ......可以看出，DTC 工具依赖于 dtc.c、flattree.c、fstree.c 等文件，最终编译并链接出 DTC 这个主机文件。如果要编译 DTS 文件的话只需要进入到 Linux 源码根目录下，然后执行如下命令：
make all或：
make dtbs“make all”命令是编译 Linux 源码中的所有东西，包括 zImage，.ko 驱动模块以及设备树，如果只是编译设备树的话建议使用“make dtbs”命令。
三、DTS编译规则
在嵌入式 Linux 开发中，同一个 ARM 架构 SoC（如 I.MX6ULL）往往可以适配多款不同的开发板，每块板子都有独立的设备树文件（.dts）。那么在编译内核时，系统如何知道该编译哪一个 DTS？又是通过什么机制进行管理的？
为了实现这种灵活、可扩展、自动匹配的设备树编译机制。
Linux 内核在arch/arm/boot/dts/Makefile 中对设备树进行统一管理。
以 I.MX6UL / I.MX6ULL / I.MX6SLL 系列为例：
dtb-$(CONFIG_SOC_IMX6UL) += \ imx6ul-14x14-ddr3-arm2.dtb \ imx6ul-14x14-ddr3-arm2-emmc.dtb \ ... dtb-$(CONFIG_SOC_IMX6ULL) += \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-adc.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-cs42888.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-ecspi.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-emmc.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-epdc.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-flexcan2.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-gpmi-weim.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-lcdif.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-ldo.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-qspi.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-qspi-all.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-tsc.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-uart2.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-usb.dtb \ imx6ull-14x14-ddr3-arm2-wm8958.dtb \ imx6ull-14x14-evk.dtb \ imx6ull-14x14-evk-btwifi.dtb \ imx6ull-14x14-evk-emmc.dtb \ imx6ull-14x14-evk-gpmi-weim.dtb \ imx6ull-14x14-evk-usb-certi.dtb \ imx6ull-alientek-emmc.dtb \ imx6ull-alientek-nand.dtb \ imx6ull-9x9-evk.dtb \ imx6ull-9x9-evk-btwifi.dtb \ imx6ull-9x9-evk-ldo.dtb dtb-$(CONFIG_SOC_IMX6SLL) += \ imx6sll-lpddr2-arm2.dtb \ imx6sll-lpddr3-arm2.dtb \ ...dtb-$(CONFIG_XXX) 表示使能该 CONFIG 时才会编译这些设备树。
每一行 .dtb 都对应一个 .dts 源文件。
同一个 SoC 的所有开发板设备树都放在同一个分组下。
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。
其中下面两行就是I.MX6U-ALPHA 开发板移植 Linux 系统的时候需要添加的设备树。
imx6ull-14x14-evk-usb-certi.dtb \ imx6ull-alientek-emmc.dtb \四、DTB 文件最终如何被内核使用？
编译好的 .dtb 是二进制设备树文件，使用流程如下：
U-Boot 启动
U-Boot 读取 imx6ull-alientek-emmc.dtb 到内存
U-Boot 使用 bootz 或 bootm 命令将 DTB 地址传递给 Linux 内核
内核启动时解析 DTB，获取硬件信息
总结
本期博客介绍了设备树的相关概念。
