摘要：是不是所有的Linux內核都是完美的？畢竟諸多黑客效力于此，當然不是，至少在內核3.x版本之前不是，之前的代碼臃腫，代碼利用率較低，直到設備樹的引入，徹底改善這一情況；

一、FDT的概念

系統(tǒng)啟動時，Bootloader開始加載，將內核文件，如zImage讀取到內存中，內核按照我們的代碼，逐一去配置每個寄存器，每個外設，似乎沒有什么問題。但是試想一下，100種ARM芯片，就要寫100個配置文件么？當然，如果你非要這么做，我也無話可說。如果能抽象出一種數(shù)據結構，它可以直接抽象出內核需要配置的所有硬件以及硬件屬性，BootLoader預讀取到內存中，在內核啟動以后，可以直接配置，對于用戶而言，配置MCU的外圍時我們直接面對的就只是這個DTS文件，極其方便快捷。FDT準確來講是一種數(shù)據結構，使得硬件可以用形如XML的描述語言來描述。

二、設備樹結構

圖一 設備樹結構

設備樹一般包含以上內容：

根節(jié)點“/”下的model ，這個一般為字符串類型，它描述了廠商以及板子名稱；

根節(jié)點“/”下的compitable，這個一般為字符串類型，用以匹配model選定的開發(fā)板對應的代碼；包括后續(xù)外圍驅動的匹配均是有這個compitable來完成；

根節(jié)點“/”下的aliases，這個設備節(jié)點只能放在根節(jié)點目錄，主要用以存放外設的別名，簡單講，"/soc/aips-bus@02000000/spba-bus@02000000/serial@02020000"其實是一個串口，但是開發(fā)人員自己看起來并不直觀，我可以在aliases中寫作：serial ="/soc/aips-bus@02000000/spba-bus@02000000/serial@02020000";serial即可代替剛才的串口設備；

根節(jié)點“/”下的chosen:這個并非物理設備節(jié)點，而是內核啟動參數(shù)的節(jié)點，類似于uboot階段的bootargs參數(shù)；

當然，這個節(jié)點也可以是子節(jié)點，不一定要在根節(jié)點下；

實例：chosen {

stdout-path = &uart1;

};

 snvs@020b0000:除以上節(jié)點，剩下的我一般稱之為物理設備節(jié)點（可能不準確），以snvs外設舉例，直接舉例；

實例：snvs@020b0000{

conpitable = “fsl,imx6ul-snvs”;

reg = <0x020b0000 0x4000>;

interrupts = <0x0 0x4 0x4>;

};

（1）“@”后面緊跟就是該外設在MCU總線的地址，這個不難理解，可以理解為外設的基地址，外設模型 name@addresss;” 

（2）“compitable”:如上陳述，非常關鍵的屬性，匹配外設驅動，屬性模型 compitable = “[manufacture,[model]]”;

（3）“reg”:該屬性為外設地址屬性，第一個參數(shù)為該節(jié)點總線地址，后者為地址長度；

（4）“interrupt”:顧名思義，該外設的中斷，para1表示該中斷是不是SPI中斷（shared peripheral interrupt），注意名詞區(qū)分，參數(shù)值為1表示為SPI中斷，反之不是SPI中斷；para2是該中斷號；para3表示觸發(fā)方式，參數(shù)值為1，表示上升沿觸發(fā)，為4表示高電平觸發(fā)；如果需要低電平以及下降沿觸發(fā)，硬件需要加非門； 

三、編譯設備樹與反編譯

設備樹編譯，我們都知道使用如下命令編譯：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-  dtbs  或者

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-  all

實際上，是dtc這個文件在負責把dts解釋成dtb文件，該文件在內核源碼根目錄 ./scripts/dtc

編譯命令：

./scripts/dtc/dtc –I dts –O dtb /home/gyh/tmp/imx6y2c-256m.dtb  ./arch/arm/boot/dts/imx6y2c-256m.dts

反編譯命令：

./scripts/dtc/dtc -I dtb -O dts -o /home/gyh/tmp/imx6y2c_asm.dts   ./arch/arm/boot/dts/imx6y2c-256m.dtb

對于Linux命令的使用，可以使用help cmdname 或者man cmdname，對于dtc，非內建命令，man dtc:

  -I <input format>

              Input formats are:

              dts - device tree source text

              dtb - device tree blob

              fs - /proc/device-tree style directory

  -O <output format>

              Output formats are:

              dts - device tree source text

              dtb - device tree blob

              asm - assembler source

系統(tǒng)提供的dts一般引用dtsi這個母設備樹，所以大量外設都是直接引用dtsi中的，因此很難理解這些字符串是怎樣的匹配驅動程序的，但是一旦將已經生產的dtb文件反編譯，生產的dts文件將更直觀；但是易讀性也更差。這并不矛盾；我選擇，” /”  ,”chosen” ,”aliases”三個節(jié)點來對比。

圖二 BSP提供的dts文件

圖三 反編譯的dts文件

對同一個chosen節(jié)點：BSP中dts描述為stdout-path = &uart1;這樣很難想象它是怎樣把該外設定義為標準輸出的，但是如果看反編譯文件可以較好的理解，標準輸出被重定向到某個可以作為輸出的外設地址；

四、設備樹節(jié)點添加與驗證

（1）直接在dts文件中查找，是否已經存在你需要的外設節(jié)點；如果有，且該外設支持多從機或者多節(jié)點，直接在該節(jié)點下面，添加子節(jié)點，以GPIO_LED為例。

圖四 GPIO_LEDS節(jié)點

（2）假設，你需要添加一個黃色的LED，那么仿照已經存在的節(jié)點，復制一個節(jié)點在母節(jié)點下，命名為green-led,同時用GPIO3_4為該LED驅動引腳；你希望在arm板上叫他，My_Cute（這個名字不好），那么最后修改如下：

圖五 增加yellow-led節(jié)點

（3）節(jié)點添加完成，引用了GPIO3_4，所以你需要確認該MCU引腳已經配置為GPIO功能，這里直接貼出配置代碼：MX6UL_PAD_LCD_RESET__GPIO3_IO04 0x40017059

圖六 引腳配置為GPIO

該宏定義MX6UL_PAD_LCD_RESET__GPIO3_IO04在./arch/arm/boot/dts/imx6ull-pinfunc.h中；針對同一個引腳的全部復用，均定義了宏，可以直接調用；該dts并未直接包含imx6ull-pinfunc.h，在其他dtsi中已經包含該頭文件；

（4）如果之前已經完全編譯過內核，可以直接編譯dtb，注意不要make menuconfig或者defconfig，否則會覆蓋zImage的配置文件.config； 

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-  dtbs

（5）編譯完成后，開發(fā)板直接進入uboot模式，tftp網絡燒寫dtb，reset重啟生效；

run updtb 

（備注：updtb為組合命令updtb=if tftp ${fdt_file}; then nand erase.part dtb; nand write ${loadaddr} dtb ${filesize}; fi;） 

（6）如果dtb按照我們理解修改是正確的，那么我們將在開發(fā)板的/sys/class/leds下面看到我們的My_Cute這個LED節(jié)點；結果如下：

圖七 開發(fā)板設備截圖

其實，可以看到/sys/class/leds下面的設備節(jié)點都是指向/devices/platfome/leds目錄的連接文件，也就是這里僅僅是這個設備的“快捷方式”，我們也可以進行文件IO操作；

（7）文件IO操作：打開My_Cute節(jié)點，可以看到以下接口可以操作，但是我們在添加GPIO_LEDS并沒有添加這些屬性。Brightness, trigger—led亮度以及觸發(fā)方式比較常用，那么問題來了，為什么會有這些接口。因為它們繼承了母節(jié)點的屬性，所以我們需要找到母節(jié)點設備的定義。

圖八 yellow-led的操作接口

（8）講道理，所有的內核驅動你都可以嘗試在 ./driver/下面去找，針對led類，我們直接進入leds文件夾，發(fā)現(xiàn)leds的驅動leds-gpio.c在，在這里就可以理解led的接口為什么是這樣；當然優(yōu)秀的驅動應該還有一份清晰的文檔，你同樣可也嘗試去源碼根目錄的. /Documentation 中查找leds-gpio的使用文檔；這里也會解釋，我為什么會去開發(fā)板的/sys/class/leds下面去查看我增加的My_Cute節(jié)點；

圖九 驅動使用文檔

（9）增加一個驅動或者一個設備節(jié)點到設備樹中，你可以先查看內核源碼的/ Documentation目錄，其中包含了幾乎所有驅動的使用說明以及設備樹屬性的解釋，同時也包括大量優(yōu)秀的內核調試技巧；再去寫節(jié)點，也可以先模仿，針對不懂的地方再來看文檔，印象更為深刻。

五、結語

設備樹相比于傳統(tǒng)的配置文件，無疑是降低了Linux外設開發(fā)與使用的門檻，但是也隱藏了大量的細節(jié)，難以了解其底層的驅動原理；對于LINUX內核的了解，我所認識的還不及冰山一角，單希望對你有一點幫助。