Linux,作为开源操作系统的佼佼者,通过引入设备树(Device Tree)机制,为这一难题提供了优雅的解决方案
本文将深入探讨Linux下的设备树源文件(DTS)和设备树二进制文件(DTB)的核心概念、作用、以及如何在实际开发中进行有效应用,揭示其在现代嵌入式系统及高性能计算平台中的不可或缺性
一、设备树概述:从硬件抽象到软件管理 设备树(Device Tree)是一种数据结构,用于描述硬件平台的硬件配置信息,包括CPU、内存、外设(如GPIO、UART、I2C等)的层次结构和属性
它的出现,解决了传统BIOS或UEFI配置方式在复杂硬件平台上的局限性,特别是在嵌入式系统和ARM架构的服务器上,设备树的灵活性和可扩展性显得尤为重要
设备树的核心理念是将硬件信息从内核代码中分离出来,使得同一套内核代码可以支持多种硬件配置,极大地提高了内核的可移植性和维护性
在Linux系统中,设备树的信息通过DTS文件和编译生成的DTB文件传递给内核,实现了硬件信息的动态加载和配置
二、DTS文件:设备树的文本表示 DTS文件(Device Tree Source)是设备树的文本描述形式,使用一种类似于C语言的语法来定义硬件组件及其属性
每个DTS文件通常对应一个具体的硬件平台或板卡,包含了该平台的所有硬件组件的详细配置信息
1. DTS文件结构 - 根节点:通常以/表示,代表整个硬件系统的顶层
- 子节点:代表具体的硬件设备或总线,如/soc(系统级芯片)、`/cpus`(CPU集合)、`/memory`(内存区域)等
- 属性:描述节点特性,如compatible(兼容性字符串)、`reg`(寄存器地址和大小)、`interrupts`(中断号)等
2. 示例解析 一个简单的DTS文件片段可能如下所示: /dts-v1/; / { model = My Custom Board; compatible = vendor,mycustomboard; cpus{ #address-cells = <1>; #size-cells = <0>; cpu0: cpu@0 { device_type = cpu; compatible = arm,cortex-a9; reg = <0x0 0x10000000>; }; }; soc{ compatible = vendor,soc; #address-cells = <1>; #size-cells = <1>; uart0: serial@101f0000{ compatible = ns16550a; reg = <0x101f0000 0x1000>; interrupt-parent = <&intc>; interrupts = <0 4>; }; }; }; 上述示例展示了如何定义一个简单的硬件平台,包括CPU配置和UART串行端口配置
三、DTB文件:设备树的二进制表示 DTS文件虽然易于人类阅读和编辑,但计算机无法直接解析
因此,需要使用DTC(Device Tree Compiler)工具将DTS文件编译成DTB(Device Tree Blob)文件,这是一种二进制格式,内核能够直接读取并解析
1. 编译过程 编译DTS文件到DTB文件的命令通常如下: