理解Linux DTS的作用及用法
在嵌入式Linux系統開發中，設備樹（Device Tree，簡稱DTS）是一種描述硬件設備及其在系統中的連接關系和屬性的數據結構。設備樹使得Linux內核能夠在不同的硬件平臺上靈活地運行，而無需對內核進行修改。在本文中，將介紹Linux DTS的作用及用法，并提供具體的代碼示例來幫助讀者更好地理解。
1. 設備樹的作用
設備樹的主要作用是描述硬件設備的信息，包括但不限于硬件的類型、地址、中斷號、GPIO引腳等，并規定了這些硬件設備之間的連接關系。通過設備樹，Linux內核可以在啟動過程中動態地識別硬件設備及其屬性，從而正確地配置硬件資源，使得內核能夠順利地與硬件設備進行通信。
另外，設備樹還可以通過描述設備樹片段（*.dtsi文件）來實現硬件模塊的復用，從而提高代碼的可維護性和可重用性。通過組合不同的設備樹片段，可以靈活地配置硬件資源，方便定制不同的硬件平臺。
2. 設備樹的相關概念
在使用設備樹時，需要了解以下幾個重要概念：
設備樹源文件（DTS）： 設備樹源文件是用來描述硬件設備信息的文本文件，通常以.dts為擴展名。在Linux內核編譯時，設備樹源文件會被編譯成二進制的設備樹文件（*.dtb），供內核使用。
設備樹節點： 設備樹中的每個硬件設備或節點都有一個對應的設備樹節點。每個節點包含了該硬件設備的相關信息，如設備類型、地址、中斷號、寄存器地址等。
設備樹綁定： 設備樹綁定指的是將設備樹節點與相應的設備驅動程序進行綁定的過程。設備樹中的節點會通過匹配設備樹與設備驅動程序來加載相應的驅動。
3. 設備樹的基本結構
設備樹源文件的基本結構由節點（node）和屬性（property）組成。節點用來描述硬件設備，屬性用來描述節點的屬性信息。以下是一個簡單的設備樹源文件示例：
/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>;
};
};
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在上面的示例中，mydevice表示一個硬件設備的節點，包含了設備的compatible屬性、寄存器地址、中斷號以及GPIO引腳的信息。
4. 設備樹的使用示例
下面將以一個LED驅動程序為例，展示如何使用設備樹來描述硬件設備，并將其與設備驅動程序進行綁定。
4.1 編寫設備樹源文件
首先，創建一個LED設備樹源文件led.dts，并添加如下內容：
/dts-v1/;
/ {
compatible = "myboard, myled";
myled {
compatible = "myled";
reg = <0x200000 0x1000>;
gpio = <&gpio1 20 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};
};
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4.2 編寫LED設備驅動程序
接著，編寫LED設備驅動程序led_driver.c，示例代碼如下：
#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");
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4.3 修改Makefile并編譯內核
在驅動程序的Makefile中添加編譯規則，并編譯內核生成設備樹二進制文件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
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4.4 加載設備樹和驅動程序
在Linux啟動過程中，加載設備樹文件led.dtb：
# cp led.dtb /boot/ # echo "dtb=led.dtb" >> /boot/uEnv.txt
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然后加載LED設備驅動程序：
# insmod led_driver.ko
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結語
通過以上代碼示例，讀者可以更深入地了解設備樹在Linux內核中的作用及用法。設備樹提供了一種靈活、可擴展的硬件描述方式，使得Linux內核能夠適應不同硬件平臺的需求。在實際開發中，合理使用設備樹可以大大簡化嵌入式系統的開發流程，提高開發效率。
