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74. Linux设备树详解

news 来源：原创 2025/7/4 23:23:38

一、什么是设备树

1、uboot启动内核用到zImage，imx6ull-alientek-emmc.dtb。bootz 80800000 – 83000000.
80800000 —zImage
83000000—dtb

2、设备树：设备和树。
设备树(Device Tree)，将这个词分开就是“设备”和“树”，描述设备树的文件叫做 DTS(Device Tree Source)，这个 DTS 文件采用树形结构描述板级设备，也就是开发板上的设备信息，比如CPU 数量、内存基地址、 IIC 接口上接了哪些设备、 SPI 接口上接了哪些设备等等
在图 43.1.1 中，树的主干就是系统总线， IIC 控制器、 GPIO 控制器、 SPI 控制器等都是接到系统主线上的分支。IIC 控制器有分为 IIC1 和 IIC2 两种，其中 IIC1 上接了 FT5206 和 AT24C02这两个 IIC 设备， IIC2 上只接了 MPU6050 这个设备。 DTS 文件的主要功能就是按照图 43.1.1所示的结构来描述板子上的设备信息， DTS 文件描述设备信息是有相应的语法规则要求的，稍后我们会详细的讲解 DTS 语法规则。
在 3.x 版本(具体哪个版本笔者也无从考证)以前的 Linux 内核中 ARM 架构并没有采用设备树。在没有设备树的时候 Linux 是如何描述 ARM 架构中的板级信息呢？在 Linux 内核源码中大量的 arch/arm/mach-xxx 和 arch/arm/plat-xxx 文件夹，这些文件夹里面的文件就是对应平台下的板级信息。比如在 arch/arm/mach-smdk2440.c 中有如下内容(有缩减)：

上述代码中的结构体变量 smdk2440_fb_info 就是描述 SMDK2440 这个开发板上的 LCD 信息的，结构体指针数组 smdk2440_devices 描述的 SMDK2440 这个开发板上的所有平台相关信息。这个仅仅是使用 2440 这个芯片的 SMDK2440 开发板下的 LCD 信息， SMDK2440 开发板还有很多的其他外设硬件和平台硬件信息。使用 2440 这个芯片的板子有很多，每个板子都有描述相应板级信息的文件，这仅仅只是一个 2440。随着智能手机的发展，每年新出的 ARM 架构芯片少说都在数十、数百款， Linux 内核下板级信息文件将会成指数级增长！这些板级信息文件都是.c 或.h 文件，都会被硬编码进 Linux 内核中，导致 Linux 内核“虚胖”。就好比你喜欢吃自助餐，然后花了 100 多到一家宣传看着很不错的自助餐厅，结果你想吃的牛排、海鲜、烤肉基本没多少，全都是一些凉菜、炒面、西瓜、饮料等小吃，相信你此时肯定会脱口而出一句“Fk!”、“骗子！”。同样的，当 Linux 之父 linus 看到 ARM 社区向 Linux 内核添加了大量“无用”、冗余的板级信息文件，不禁的发出了一句“This whole ARM thing is a fcking pain in the ass”。从此以后 ARM 社区就引入了 PowerPC 等架构已经采用的设备树(Flattened Device Tree)，将这些描述板级硬件信息的内容都从 Linux 内中分离开来，用一个专属的文件格式来描述，这个专属的文件就叫做设备树，文件扩展名为.dts。一个 SOC 可以作出很多不同的板子，这些不同的板子肯定是有共同的信息，将这些共同的信息提取出来作为一个通用的文件，其他的.dts 文件直接引用这个通用文件即可，这个通用文件就是.dtsi 文件，类似于 C 语言中的头文件。一般.dts 描述板级信息(也就是开发板上有哪些 IIC 设备、 SPI 设备等)， .dtsi 描述 SOC 级信息(也就是 SOC 有几个 CPU、主频是多少、各个外设控制器信息等)。
这个就是设备树的由来，简而言之就是， Linux 内核中 ARM 架构下有太多的冗余的垃圾板级信息文件，导致 linus 震怒，然后 ARM 社区引入了设备树。

3，在单片机驱动里面比如W25QXX，SPI，速度都是在.c文件里面写死。板级信息都写到.c里面，导致linux内核臃肿。因此将板子信息做成独立的格式，文件扩展名为.dts。一个平台或者机器对应一个.dts。

二、DTS、DTB和DTC的关系

.dts相当于.c，就是DTS源码文件。
DTC工具相当于gcc编译器，将.dts编译成.dtb。
.dtb相当于bin文件，或可执行文件。
上一小节说了，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！ DTC 工具源码在 Linux 内核的 scripts/dtc 目录下， scripts/dtc/Makefile 文件内容如下：
示例代码 43.2.1 scripts/dtc/Makefile 文件代码段

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

或者：

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。
基于 ARM 架构的 SOC 有很多种，一种 SOC 又可以制作出很多款板子，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？我们就以 I.MX6ULL 这款芯片对应的板子为例来看一下，打开 arch/arm/boot/dts/Makefile，有如下内容：
可以看出，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。
示例代码 43.2.2 中第 422 和 423 行就是我们在给正点原子的 I.MX6U-ALPHA 开发板移植Linux 系统的时候添加的设备树。关于.dtb 文件怎么使用这里就不多说了，前面讲解 Uboot 移植、 Linux 内核移植的时候已经无数次的提到如何使用.dtb 文件了(uboot 中使用 bootz 或 bootm命令向 Linux 内核传递二进制设备树文件(.dtb))。

通过make dtbs编译所有的dts文件。

make dtbs

如果要编译指定的dtbs

make imx6ull-my-emmc.dtb

/arch/arm/boot/dts目录下出现很多编译出来的dtb文件

三、DTS基本语法

1、设备树也有头文件，扩展名为.dtsi。可以将一款SOC他的其他所有设备/平台的共有的信息提出来，作为一个通用的.dtsi文件。

1、DTS也是’/’开始
2，从/根节点开始描述设备信息
3，在/根节点外有一些&cpu0这样的语句是“追加“。
4，节点名字，完整的要求
node-name@unit-address
unit-address一般都是外设寄存器的起始地址，有时候是I2C的设备地址，或者其他含义，具体节点具体分析。设备树里面常常遇到如下所示节点名字：
intc: interrupt-controller@00a01000
:前面是标签label，后面才是名字。intc，完整的名字是interrupt-controller@00a01000。&intc
然我们基本上不会从头到尾重写一个.dts 文件，大多时候是直接在 SOC 厂商提供的.dts文件上进行修改。但是 DTS 文件语法我们还是需要详细的学习一遍，因为我们肯定需要修改.dts文件。大家不要看到要学习新的语法就觉得会很复杂， DTS 语法非常的人性化，是一种 ASCII文本文件，不管是阅读还是修改都很方便。

本节我们就以 imx6ull-alientek-emmc.dts 这个文件为例来讲解一下 DTS 语法。关于设备树详细的语法规则请参考《 Devicetree SpecificationV0.2.pdf 》和《Power_ePAPR_APPROVED_v1.12.pdf》这两份文档，此两份文档已经放到了开发板光盘中，路径为： 4 、参考资料 ->Devicetree SpecificationV0.2.pdf 、 4 、参考资料 -> Power_ePAPR_APPROVED_v1.12.pdf

43.3.1 .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：
在这里插入图片描述

第 12 行，使用“#include”来引用“input.h”这个.h 头文件。
第 13 行，使用“#include”来引用“imx6ull.dtsi”这个.dtsi 头文件。
看到这里，大家可能会疑惑，不是说设备树的扩展名是.dtsi 吗？为什么也可以直接引用 C语言中的.h 头文件呢？这里并没有错， .dts 文件引用 C 语言中的.h 文件，甚至也可以引用.dts 文件，打开 imx6ull-14x14-evk-gpmi-weim.dts 这个文件，此文件中有如下内容
在这里插入图片描述

可以看出，示例代码 43.3.1.2 中直接引用了.dts 文件，因此在.dts 设备树文件中，可以通过“#include”来引用.h、 .dtsi 和.dts 文件。只是，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
在这里插入图片描述

示例代码 43.3.1.3 中第 54~89 行就是 cpu0 这个设备节点信息，这个节点信息描述了I.MX6ULL 这颗 SOC 所使用的 CPU 信息，比如架构是 cortex-A7，频率支持 996MHz、 792MHz、528MHz、396MHz 和 198MHz 等等。在 imx6ull.dtsi 文件中不仅仅描述了 cpu0 这一个节点信息， 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，关于这些设备节点信息的具体内容我们稍后在详细的讲解。
43.3.2 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：
在这里插入图片描述

第 1 行，“/”是根节点，每个设备树文件只有一个根节点。细心的同学应该会发现， imx6ull.dtsi和 imx6ull-alientek-emmc.dts 这两个文件都有一个“/”根节点，这样不会出错吗？不会的，因为这两个“/”根节点的内容会合并成一个根节点。
第 2、 6 和 17 行， aliases、 cpus 和 intc 是三个子节点，在设备树中节点命名格式如下：
node-name@unit-address
其中“node-name”是节点名字，为 ASCII 字符串，节点名字应该能够清晰的描述出节点的功能，比如“uart1”就表示这个节点是 UART1 外设。“unit-address”一般表示设备的地址或寄存器首地址，如果某个节点没有地址或者寄存器的话“unit-address”可以不要，比如“cpu@0”、“interrupt-controller@00a01000”。
但是我们在示例代码 43.3.2.1 中我们看到的节点命名却如下所示： cpu0:cpu@0
上述命令并不是“node-name@unit-address”这样的格式，而是用“：”隔开成了两部分，“：”前面的是节点标签(label)，“：”后面的才是节点名字，格式如下所示：
label: node-name@unit-address

//imx6ull.dtsi
uart1: serial@02020000 {compatible = "fsl,imx6ul-uart","fsl,imx6q-uart", "fsl,imx21-uart";reg = <0x02020000 0x4000>;interrupts = <GIC_SPI 26 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;clocks = <&clks IMX6UL_CLK_UART1_IPG>,<&clks IMX6UL_CLK_UART1_SERIAL>;clock-names = "ipg", "per";status = "disabled";
};

引入 label 的目的就是为了方便访问节点，可以直接通过&label 来访问这个节点，比如通过&cpu0 就可以访问“cpu@0”这个节点，而不需要输入完整的节点名字。再比如节点 “intc: interrupt-controller@00a01000”，节点 label 是 intc，而节点名字就很长了，为“ interruptcontroller@00a01000”。很明显通过&intc 来访问“interrupt-controller@00a01000”这个节点要方便很多！
intc: interrupt-controller@00a01000
&intc
第 10 行， cpu0 也是一个节点，只是 cpu0 是 cpus 的子节点。
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：
①、字符串
compatible = “arm,cortex-a7”;
上述代码设置 compatible 属性的值为字符串“arm,cortex-a7”。
②、 32 位无符号整数
reg = <0>;
上述代码设置 reg 属性的值为 0， reg 的值也可以设置为一组值，比如： reg = <0 0x123456 100>;
③、字符串列表
属性值也可以为字符串列表，字符串和字符串之间采用“,”隔开，如下所示： compatible = “fsl,imx6ull-gpmi-nand”, “fsl, imx6ul-gpmi-nand”;
上述代码设置属性 compatible 的值为“fsl,imx6ull-gpmi-nand”和“fsl, imx6ul-gpmi-nand”。

43.3.3 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，用户可以自定义属性。除了用户自定义属性，有很多属性是标准属性， Linux 下的很多外设驱动都会使用这些标准属性，本节我们就来学习一下几个常用的标准属性。
1、 compatible 属性
compatible 属性也叫做“兼容性”属性，这是非常重要的一个属性！ compatible 属性的值是一个字符串列表， compatible 属性用于将设备和驱动绑定起来。字符串列表用于选择设备所要使用的驱动程序， compatible 属性的值格式如下所示：
“manufacturer,model”
其中 manufacturer 表示厂商， model 一般是模块对应的驱动名字。比如 imx6ull-alientekemmc.dts 中 sound 节点是 I.MX6U-ALPHA 开发板的音频设备节点， I.MX6U-ALPHA 开发板上的音频芯片采用的欧胜(WOLFSON)出品的 WM8960， sound 节点的 compatible 属性值如下：
compatible = “fsl,imx6ul-evk-wm8960”,“fsl,imx-audio-wm8960”;
属性值有两个，分别为“fsl,imx6ul-evk-wm8960”和“fsl,imx-audio-wm8960”，其中“fsl”表示厂商是飞思卡尔，“imx6ul-evk-wm8960”和“imx-audio-wm8960”表示驱动模块名字。 sound这个设备首先使用第一个兼容值在 Linux 内核里面查找，看看能不能找到与之匹配的驱动文件，如果没有找到的话就使用第二个兼容值查。
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：

2、 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，比如名字什么的，比如
model = “wm8960-audio”;
3、 status 属性
status 属性看名字就知道是和设备状态有关的， status 属性值也是字符串，字符串是设备的状态信息，可选的状态如表 43.3.3.1 所示：

4、 #address-cells 和#size-cells 属性
这两个属性的值都是无符号 32 位整形， #address-cells 和#size-cells 这两个属性可以用在任何拥有子节点的设备中，用于描述子节点的地址信息。 #address-cells 属性值决定了子节点 reg 属性中地址信息所占用的字长(32 位)， #size-cells 属性值决定了子节点 reg 属性中长度信息所占的字长(32 位)。 #address-cells 和#size-cells 表明了子节点应该如何编写 reg 属性值，一般 reg 属性都是和地址有关的内容，和地址相关的信息有两种：起始地址和地址长度， reg 属性的格式一为：
reg = <address1 length1 address2 length2 address3 length3……>
每个“address length”组合表示一个地址范围，其中 address 是起始地址， length 是地址长度， #address-cells 表明 address 这个数据所占用的字长， #size-cells 表明 length 这个数据所占用的字长，比如:

aips2: aips-bus@02100000 {compatible = "fsl,aips-bus", "simple-bus";#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;reg = <0x02100000 0x100000>;ranges;adc1: adc@02198000 {compatible = "fsl,imx6ul-adc", "fsl,vf610-adc";reg = <0x02198000 0x4000>;interrupts = <GIC_SPI 100 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;clocks = <&clks IMX6UL_CLK_ADC1>;num-channels = <2>;clock-names = "adc";status = "disabled";};

在这里插入图片描述

第 3， 4 行，节点 spi4 的#address-cells = <1>， #size-cells = <0>，说明 spi4 的子节点 reg 属性中起始地址所占用的字长为 1，地址长度所占用的字长为 0。
第 8 行，子节点 gpio_spi: gpio_spi@0 的 reg 属性值为 <0>，因为父节点设置了#addresscells = <1>， #size-cells = <0>，因此 addres=0，没有 length 的值，相当于设置了起始地址，而没有设置地址长度。
第 14， 15 行，设置 aips3: aips-bus@02200000 节点#address-cells = <1>， #size-cells = <1>，说明 aips3: aips-bus@02200000 节点起始地址长度所占用的字长为 1，地址长度所占用的字长也为 1。
第 19 行，子节点 dcp: dcp@02280000 的 reg 属性值为<0x02280000 0x4000>，因为父节点设置了#address-cells = <1>， #size-cells = <1>， address= 0x02280000， length= 0x4000，相当于设置了起始地址为 0x02280000，地址长度为 0x40000。
5、 reg 属性
reg 属性前面已经提到过了， reg 属性的值一般是(address， length)对。 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，比如在 imx6ull.dtsi 中有如下内容：
在这里插入图片描述

上述代码是节点 uart1， uart1 节点描述了 I.MX6ULL 的 UART1 相关信息，重点是第 326 行的 reg 属性。其中 uart1 的父节点 aips1: aips-bus@02000000 设置了#address-cells = <1>、 #sizecells = <1>，因此 reg 属性中 address=0x02020000， length=0x4000。查阅《I.MX6ULL 参考手册》可知， I.MX6ULL 的 UART1 寄存器首地址为 0x02020000，但是 UART1 的地址长度(范围)并没有 0x4000 这么多，这里我们重点是获取 UART1 寄存器首地址。
6、 ranges 属性
ranges属性值可以为空或者按照(child-bus-address,parent-bus-address,length)格式编写的数字矩阵， ranges 是一个地址映射/转换表， ranges 属性每个项目由子地址、父地址和地址空间长度这三部分组成：
child-bus-address：子总线地址空间的物理地址，由父节点的#address-cells 确定此物理地址所占用的字长。
parent-bus-address：父总线地址空间的物理地址，同样由父节点的#address-cells 确定此物理地址所占用的字长。
length：子地址空间的长度，由父节点的#size-cells 确定此地址长度所占用的字长。
如果 ranges 属性值为空值，说明子地址空间和父地址空间完全相同，不需要进行地址转换，对于我们所使用的 I.MX6ULL 来说，子地址空间和父地址空间完全相同，因此会在 imx6ull.dtsi中找到大量的值为空的 ranges 属性，

四、创建小型的设备树模板

五、设备树在系统中的体现

系统启动以后可以在根文件系统里面看到设备树的节点信息。在/proc/device-tree/目录下存放着设备树信息。

内核启动的时候会解析设备树，然后在/proc/device-tree/目录下呈现出来。

在这里插入图片描述

图 43.5.1 就是目录/proc/device-tree 目录下的内容， /proc/device-tree 目录下是根节点“/”的所有属性和子节点，我们依次来看一下这些属性和子节点。

一级子节点

/lib/modules/4.1.15 # ls /proc/device-tree
#address-cells                 memory
#size-cells                    model
aliases                        name
backlight                      pxp_v4l2
chosen                         regulators
clocks                         reserved-memory
compatible                     soc
cpus                           sound
interrupt-controller@00a01000  spi4

1、根节点“/”各个属性
在图 43.5.1 中，根节点属性属性表现为一个个的文件(图中细字体文件)，比如图 43.5.1 中的“#address-cells”、“#size-cells”、“compatible”、“model”和“name”这 5 个文件，它们在设备树中就是根节点的 5个属性。既然是文件那么肯定可以查看其内容，输入cat 命令来查看 model和 compatible 这两个文件的内容，结果如图 43.5.2 所示
在这里插入图片描述

从图 43.5.2 可以看出，文件 model 的内容是“Freescale i.MX6 ULL 14x14 EVK Board”，文件 compatible 的内容为“fsl,imx6ull-14x14-evkfsl,imx6ull”。打开文件 imx6ull-alientek-emmc.dts查看一下，这不正是根节点“/”的 model 和 compatible 属性值吗！

/sys/firmware/devicetree/base # cat model
Freescale i.MX6 ULL 14x14 EVK Board/sys/firmware/devicetree/base # ls
#address-cells                 memory
#size-cells                    model
aliases                        name
backlight                      pxp_v4l2
chosen                         regulators
clocks                         reserved-memory
compatible                     soc
cpus                           sound
interrupt-controller@00a01000  spi4

2、根节点“/”各子节点
图 43.5.1 中各个文件夹(途中粗字体文件夹)就是根节点“/”的各个子节点，比如“aliases”、“ backlight”、“ chosen”和“ clocks”等等。大家可以查看一下 imx6ull-alientek-emmc.dts 和imx6ull.dtsi 这两个文件，看看根节点的子节点都有哪些，看看是否和图 43.5.1 中的一致。
/proc/device-tree 目录就是设备树在根文件系统中的体现，同样是按照树形结构组织的，进入/proc/device-tree/soc 目录中就可以看到 soc 节点的所有子节点，如图 43.5.3 所示：
在这里插入图片描述

和根节点“/”一样，图 43.5.3 中的所有文件分别为 soc 节点的属性文件和子节点文件夹。大家可以自行查看一下这些属性文件的内容是否和 imx6ull.dtsi 中 soc 节点的属性值相同，也可以进入“busfreq”这样的文件夹里面查看 soc 节点的子节点信息。

六、特殊节点

1，aliases
2，chosen节点，主要目的就是将uboot里面bootargs环境变量值，传递给Linux内核作为命令行参数，cmd line。uboot里面bootargs值为：

bootargs=console=ttymxc0,115200 rw root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.249:/home/mk/linux/nfs/rootfs ip=192.168.1.50:192.168.1.249:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off

linux内核cmdline值为：

Kernel command line: console=ttymxc0,115200 rw root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.249:/home/mk/linux/nfs/rootfs ip=192.168.1.50:192.168.1.249:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off

uboot是如何向kernel传递bootargs。
经过查看发现chosen节点中包含bootargs属性，属性值和uboot的bootargs一致。

uboot接触过dtb，最终通过bootz 80800000 – 83000000 来启动内核。经过分析判断uboot拥有bootargs环境变量和dtb，因此最有可能“作案”。
最终发现在uboot的fdt_chosen函数中会查找chosen节点，并且在里面添加bootargs属性，属性值为bootargs变量值。

43.6 特殊节点
在根节点“/”中有两个特殊的子节点： aliases 和 chosen，我们接下来看一下这两个特殊的子节点。
43.6.1 aliases 子节点
打开 imx6ull.dtsi 文件， aliases 节点内容如下所示

aliases {can0 = &flexcan1;can1 = &flexcan2;ethernet0 = &fec1;ethernet1 = &fec2;gpio0 = &gpio1;gpio1 = &gpio2;gpio2 = &gpio3;gpio3 = &gpio4;gpio4 = &gpio5;i2c0 = &i2c1;i2c1 = &i2c2;i2c2 = &i2c3;i2c3 = &i2c4;mmc0 = &usdhc1;mmc1 = &usdhc2;serial0 = &uart1;serial1 = &uart2;serial2 = &uart3;serial3 = &uart4;serial4 = &uart5;serial5 = &uart6;serial6 = &uart7;serial7 = &uart8;spi0 = &ecspi1;spi1 = &ecspi2;spi2 = &ecspi3;spi3 = &ecspi4;usbphy0 = &usbphy1;usbphy1 = &usbphy2;};

单词 aliases 的意思是“别名”，因此 aliases 节点的主要功能就是定义别名，定义别名的目的就是为了方便访问节点。不过我们一般会在节点命名的时候会加上 label，然后通过&label来访问节点，这样也很方便，而且设备树里面大量的使用&label 的形式来访问节点。
43.6.2 chosen 子节点
chosen 并不是一个真实的设备， chosen 节点主要是为了 uboot 向 Linux 内核传递数据，重点是 bootargs 参数。一般.dts 文件中 chosen 节点通常为空或者内容很少， imx6ull-alientekemmc.dts 中 chosen 节点内容如下所示：

chosen {stdout-path = &uart1;
};

从示例代码 43.6.2.1 中可以看出， chosen 节点仅仅设置了属性“stdout-path”，表示标准输出使用 uart1。但是当我们进入到/proc/device-tree/chosen 目录里面，会发现多了 bootargs 这个属性，如图 43.6.2.1 所示：

加粗的是还有下级子节点

/sys/firmware/devicetree/base # ls
#address-cells                 memory
#size-cells                    model
aliases                        name
backlight                      pxp_v4l2
chosen                         regulators
clocks                         reserved-memory
compatible                     soc
cpus                           sound
interrupt-controller@00a01000  spi4
/sys/firmware/devicetree/base # cd chosen
/sys/firmware/devicetree/base/chosen # ls
bootargs     name         stdout-path
/sys/firmware/devicetree/base/chosen # ls
bootargs     name         stdout-path
/sys/firmware/devicetree/base/chosen # cat bootargs
console=ttymxc0,115200 rw root=/dev/nfs nfsroot=192.168.31.213:/home/mike/nfs/rootfs ip=192.168.31.50:192.168.31.213:192.168.31.1:255.255.255.0::eth0:off/sys/firmware/devicetree/base/chosen #

从图 43.6.2.2 可以看出， bootargs 这个文件的内容为“console=ttymxc0,115200……”，这个不就是我们在 uboot 中设置的 bootargs 环境变量的值吗？现在有两个疑点：
①、我们并没有在设备树中设置 chosen 节点的 bootargs 属性，那么图 43.6.2.1 中 bootargs这个属性是怎么产生的？
②、为何 bootargs 文件的内容和 uboot 中 bootargs 环境变量的值一样？它们之间有什么关系？
前面讲解 uboot 的时候说过， uboot 在启动 Linux 内核的时候会将 bootargs 的值传递给 Linux内核， bootargs 会作为 Linux 内核的命令行参数， Linux 内核启动的时候会打印出命令行参数(也就是 uboot 传递进来的 bootargs 的值)，如图 43.6.2.3 所示
在这里插入图片描述

既然 chosen 节点的 bootargs 属性不是我们在设备树里面设置的，那么只有一种可能，那就是 uboot 自己在 chosen 节点里面添加了 bootargs 属性！并且设置 bootargs 属性的值为 bootargs环境变量的值。因为在启动 Linux 内核之前，只有 uboot 知道 bootargs 环境变量的值，并且 uboot也知道.dtb 设备树文件在 DRAM 中的位置，因此 uboot 的“作案”嫌疑最大。在 uboot 源码中全局搜索“ chosen”这个字符串，看看能不能找到一些蛛丝马迹。果然不出所料，在common/fdt_support.c 文件中发现了“chosen”的身影， fdt_support.c 文件中有个 fdt_chosen 函数，此函数内容如下所示：
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2c1: i2c@021a0000 {#address-cells = <1>;#size-cells = <0>;compatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";reg = <0x021a0000 0x4000>;interrupts = <GIC_SPI 36 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C1>;status = "disabled";
};

&i2c1 {clock-frequency = <100000>;pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;status = "okay";mag3110@0e {compatible = "fsl,mag3110";reg = <0x0e>;position = <2>;};fxls8471@1e {compatible = "fsl,fxls8471";reg = <0x1e>;position = <0>;interrupt-parent = <&gpio5>;interrupts = <0 8>;};
};

43.7 Linux 内核解析 DTB 文件
Linux 内核在启动的时候会解析 DTB 文件，然后在/proc/device-tree 目录下生成相应的设备树节点文件。接下来我们简单分析一下 Linux 内核是如何解析 DTB 文件的，流程如图 43.7.1 所示：

43.8 绑定信息文档
设备树是用来描述板子上的设备信息的，不同的设备其信息不同，反映到设备树中就是属性不同。那么我们在设备树中添加一个硬件对应的节点的时候从哪里查阅相关的说明呢？在Linux 内核源码中有详细的.txt 文档描述了如何添加节点，这些.txt 文档叫做绑定文档，路径为： Linux 源码目录/Documentation/devicetree/bindings，如图 43.8.1 所示：
在这里插入图片描述

比如我们现在要想在 I.MX6ULL 这颗 SOC 的 I2C 下添加一个节点，那么就可以查看Documentation/devicetree/bindings/i2c/i2c-imx.txt，此文档详细的描述了 I.MX 系列的 SOC 如何在设备树中添加 I2C 设备节点，文档内容如下所示：

* Freescale Inter IC (I2C) and High Speed Inter IC (HS-I2C) for i.MX
Required properties: - compatible :
- "fsl,imx1-i2c" for I2C compatible with the one integrated on i.MX1 SoC
- "fsl,imx21-i2c" for I2C compatible with the one integrated on i.MX21 SoC 
- "fsl,vf610-i2c" for I2C compatible with the one integrated on Vybrid vf610 SoC
- reg : Should contain I2C/HS-I2C registers location and length
- interrupts : Should contain I2C/HS-I2C interrupt
- clocks : Should contain the I2C/HS-I2C clock specifier
Optional properties:
- clock-frequency : Constains desired I2C/HS-I2C bus clock frequency in Hz.
The absence of the propoerty indicates the default frequency 100 kHz.
- dmas: A list of two dma specifiers, one for each entry in dma-names.
- dma-names: should contain "tx" and "rx".
Examples:
i2c@83fc4000 { /* I2C2 on i.MX51 */ compatible = "fsl,imx51-i2c", "fsl,imx21-i2c"; reg = <0x83fc4000 0x4000>; interrupts = <63>; };
i2c@70038000 { /* HS-I2C on i.MX51 */ compatible = "fsl,imx51-i2c", "fsl,imx21-i2c"; reg = <0x70038000 0x4000>; interrupts = <64>; clock-frequency = <400000>; };
i2c0: i2c@40066000 { /* i2c0 on vf610 */ compatible = "fsl,vf610-i2c"; reg = <0x40066000 0x1000>; interrupts =<0 71 0x04>; dmas = <&edma0 0 50>, <&edma0 0 51>; dma-names = "rx","tx"; };

有时候使用的一些芯片在 Documentation/devicetree/bindings 目录下找不到对应的文档，这个时候就要咨询芯片的提供商，让他们给你提供参考的设备树文件

七、特殊的属性

1、compatible属性，值是字符串。
根节点/下面的compatible。内核启动的时候会检查是否支持此平台，或机器。
不使用设备树的时候通过machine id来判断内核是否支持此机器。

#define MACHINE_START(_type,_name)			\
static const struct machine_desc __mach_desc_##_type	\__used							\__attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {	\.nr		= MACH_TYPE_##_type,		\.name		= _name,#define MACHINE_END				\
};

MACHINE_START(MX35_3DS, "Freescale MX35PDK")/* Maintainer: Freescale Semiconductor, Inc */.atag_offset = 0x100,.map_io = mx35_map_io,.init_early = imx35_init_early,.init_irq = mx35_init_irq,.init_time	= mx35pdk_timer_init,.init_machine = mx35_3ds_init,.reserve = mx35_3ds_reserve,.restart	= mxc_restart,
MACHINE_END

展开以后：

static const struct machine_desc __mach_desc_MX35_3DS __used						__attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {	.nr		= MACH_TYPE_MX35_3DS,			//机器ID	.name		= "Freescale MX35PDK",.atag_offset = 0x100,.map_io = mx35_map_io,.init_early = imx35_init_early,.init_irq = mx35_init_irq,.init_time	= mx35pdk_timer_init,.init_machine = mx35_3ds_init,.reserve = mx35_3ds_reserve,.restart	= mxc_restart,
};

使用设备树的时候不使用机器ID，而是使用根节点/下的compatible。

#define DT_MACHINE_START(_name, _namestr)		\
static const struct machine_desc __mach_desc_##_name	\__used							\__attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {	\.nr		= ~0,				\.name		= _namestr,DT_MACHINE_START(IMX6UL, "Freescale i.MX6 Ultralite (Device Tree)").map_io		= imx6ul_map_io,.init_irq	= imx6ul_init_irq,.init_machine	= imx6ul_init_machine,.init_late	= imx6ul_init_late,.dt_compat	= imx6ul_dt_compat,
MACHINE_END

展开以后就是：

static const struct machine_desc __mach_desc_IMX6UL __used					__attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {	.nr		= ~0,				.name		= "Freescale i.MX6 Ultralite (Device Tree)",.map_io		= imx6ul_map_io,.init_irq	= imx6ul_init_irq,.init_machine	= imx6ul_init_machine,.init_late	= imx6ul_init_late,.dt_compat	= imx6ul_dt_compat,
}；

43.3.4 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
在这里插入图片描述

可以看出， compatible 有两个值：“fsl,imx6ull-14x14-evk”和“fsl,imx6ull”。前面我们说了，设备节点的 compatible 属性值是为了匹配 Linux 内核中的驱动程序，那么根节点中的 compatible属性是为了做什么工作的？通过根节点的 compatible 属性可以知道我们所使用的设备，一般第一个值描述了所使用的硬件设备名字，比如这里使用的是“imx6ull-14x14-evk”这个设备，第二个值描述了设备所使用的 SOC，比如这里使用的是“imx6ull”这颗 SOC。 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。接下来我们就来学习一下 Linux 内核在使用设备树前后是如何判断是否支持某款设备的。
1、使用设备树之前设备匹配方法
在没有使用设备树以前， uboot 会向 Linux 内核传递一个叫做 machine id 的值， machine id也就是设备 ID，告诉 Linux 内核自己是个什么设备，看看 Linux 内核是否支持。 Linux 内核是支持很多设备的，针对每一个设备(板子)， Linux内核都用MACHINE_START和MACHINE_END来定义一个 machine_desc 结构体来描述这个设备，比如在文件 arch/arm/mach-imx/machmx35_3ds.c 中有如下定义：
示
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2、使用设备树以后的设备匹配方法
当 Linux 内核引入设备树以后就不再使用 MACHINE_START 了，而是换为了DT_MACHINE_START。 DT_MACHINE_START 也定义在文件 arch/arm/include/asm/mach/arch.h里面，定义如下：

八、Linux内核的OF操作函数

1、驱动如何获取到设备树中节点信息。在驱动中使用OF函数获取设备树属性内容。
2，驱动要想获取到设备树节点内容，首先要找到节点。

设备树描述了设备的详细信息，这些信息包括数字类型的、字符串类型的、数组类型的，我们在编写驱动的时候需要获取到这些信息。比如设备树使用 reg 属性描述了某个外设的寄存器地址为 0X02005482，长度为 0X400，我们在编写驱动的时候需要获取到 reg 属性的 0X02005482 和 0X400 这两个值，然后初始化外设。 Linux 内核给我们提供了一系列的函数来获取设备树中的节点或者属性信息，这一系列的函数都有一个统一的前缀“of_”，所以在很多资料里面也被叫做 OF 函数。这些 OF 函数原型都定义在 include/linux/of.h 文件中。
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与查找节点有关的 OF 函数有 5 个，我们依次来看一下。
1、 of_find_node_by_name 函数
of_find_node_by_name 函数通过节点名字查找指定的节点，函数原型如下：
struct device_node *of_find_node_by_name(struct device_node *from,const char *name);
from：开始查找的节点，如果为 NULL 表示从根节点开始查找整个设备树。name：要查找的节点名字。
返回值：找到的节点，如果为 NULL 表示查找失败。
2、 of_find_node_by_type 函数
of_find_node_by_type 函数通过 device_type 属性查找指定的节点，函数原型如下： struct device_node *of_find_node_by_type(struct device_node *from, const char *type)

backlight {compatible = "pwm-backlight";pwms = <&pwm1 0 5000000>;brightness-levels = <0 4 8 16 32 64 128 255>;default-brightness-level = <6>;status = "okay";
};

获取backlight 的各个属性