Linux设备树：功能与应用

你在学习文章相关的知识吗？本文《Linux设备树：功能与应用》，主要介绍的内容就涉及到，如果你想提升自己的开发能力，就不要错过这篇文章，大家要知道编程理论基础和实战操作都是不可或缺的哦！

理解Linux DTS的作用及用法

在嵌入式Linux系统开发中，设备树（Device Tree，简称DTS）是一种描述硬件设备及其在系统中的连接关系和属性的数据结构。设备树使得Linux内核能够在不同的硬件平台上灵活地运行，而无需对内核进行修改。在本文中，将介绍Linux DTS的作用及用法，并提供具体的代码示例来帮助读者更好地理解。

1. 设备树的作用

设备树的主要作用是描述硬件设备的信息，包括但不限于硬件的类型、地址、中断号、GPIO引脚等，并规定了这些硬件设备之间的连接关系。通过设备树，Linux内核可以在启动过程中动态地识别硬件设备及其属性，从而正确地配置硬件资源，使得内核能够顺利地与硬件设备进行通信。

另外，设备树还可以通过描述设备树片段（*.dtsi文件）来实现硬件模块的复用，从而提高代码的可维护性和可重用性。通过组合不同的设备树片段，可以灵活地配置硬件资源，方便定制不同的硬件平台。

2. 设备树的相关概念

在使用设备树时，需要了解以下几个重要概念：

• 设备树源文件（DTS）： 设备树源文件是用来描述硬件设备信息的文本文件，通常以.dts为扩展名。在Linux内核编译时，设备树源文件会被编译成二进制的设备树文件（*.dtb），供内核使用。
• 设备树节点： 设备树中的每个硬件设备或节点都有一个对应的设备树节点。每个节点包含了该硬件设备的相关信息，如设备类型、地址、中断号、寄存器地址等。
• 设备树绑定： 设备树绑定指的是将设备树节点与相应的设备驱动程序进行绑定的过程。设备树中的节点会通过匹配设备树与设备驱动程序来加载相应的驱动。

3. 设备树的基本结构

设备树源文件的基本结构由节点（node）和属性（property）组成。节点用来描述硬件设备，属性用来描述节点的属性信息。以下是一个简单的设备树源文件示例：

/dts-v1/;

#include <dt-bindings/gpio/gpio.h>

/ {
    compatible = "myboard, mydevice";
    
    mydevice {
        compatible = "mydevice";
        reg = <0x100000 0x1000>;
        interrupts = <0 2>;
        gpio = <&gpio1 10 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    };
};

在上面的示例中，mydevice表示一个硬件设备的节点，包含了设备的compatible属性、寄存器地址、中断号以及GPIO引脚的信息。

4. 设备树的使用示例

下面将以一个LED驱动程序为例，展示如何使用设备树来描述硬件设备，并将其与设备驱动程序进行绑定。

4.1 编写设备树源文件

首先，创建一个LED设备树源文件led.dts，并添加如下内容：

/dts-v1/;

/ {
    compatible = "myboard, myled";
    
    myled {
        compatible = "myled";
        reg = <0x200000 0x1000>;
        gpio = <&gpio1 20 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    };
};

4.2 编写LED设备驱动程序

接着，编写LED设备驱动程序led_driver.c，示例代码如下：

#include <linux/module.h>
#include <linux/platform_device.h>

static struct platform_device led_device = {
    .name = "myled",
    .id = -1,
};

static int __init led_driver_init(void)
{
    platform_device_register(&led_device);
    pr_info("LED driver initialized
");
    return 0;
}

static void __exit led_driver_exit(void)
{
    platform_device_unregister(&led_device);
    pr_info("LED driver exited
");
}

module_init(led_driver_init);
module_exit(led_driver_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Author Name");
MODULE_DESCRIPTION("LED Driver");

4.3 修改Makefile并编译内核

在驱动程序的Makefile中添加编译规则，并编译内核生成设备树二进制文件led.dtb：

obj-m += led_driver.o

all:
    make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -C /path/to/kernel M=$(PWD) modules
    dtc -I dts -O dtb -o led.dtb led.dts

4.4 加载设备树和驱动程序

在Linux启动过程中，加载设备树文件led.dtb：

# cp led.dtb /boot/
# echo "dtb=led.dtb" >> /boot/uEnv.txt

然后加载LED设备驱动程序：

# insmod led_driver.ko

结语

通过以上代码示例，读者可以更深入地了解设备树在Linux内核中的作用及用法。设备树提供了一种灵活、可扩展的硬件描述方式，使得Linux内核能够适应不同硬件平台的需求。在实际开发中，合理使用设备树可以大大简化嵌入式系统的开发流程，提高开发效率。

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