Linux,作為開源操作系統的佼佼者,通過引入設備樹(Device Tree)機制,為這一難題提供了優雅的解決方案
本文將深入探討Linux下的設備樹源文件(DTS)和設備樹二進制文件(DTB)的核心概念、作用、以及如何在實際開發中進行有效應用,揭示其在現代嵌入式系統及高性能計算平臺中的不可或缺性
一、設備樹概述:從硬件抽象到軟件管理 設備樹(Device Tree)是一種數據結構,用于描述硬件平臺的硬件配置信息,包括CPU、內存、外設(如GPIO、UART、I2C等)的層次結構和屬性
它的出現,解決了傳統BIOS或UEFI配置方式在復雜硬件平臺上的局限性,特別是在嵌入式系統和ARM架構的服務器上,設備樹的靈活性和可擴展性顯得尤為重要
設備樹的核心理念是將硬件信息從內核代碼中分離出來,使得同一套內核代碼可以支持多種硬件配置,極大地提高了內核的可移植性和維護性
在Linux系統中,設備樹的信息通過DTS文件和編譯生成的DTB文件傳遞給內核,實現了硬件信息的動態加載和配置
二、DTS文件:設備樹的文本表示 DTS文件(Device Tree Source)是設備樹的文本描述形式,使用一種類似于C語言的語法來定義硬件組件及其屬性
每個DTS文件通常對應一個具體的硬件平臺或板卡,包含了該平臺的所有硬件組件的詳細配置信息
1. DTS文件結構 - 根節點:通常以/表示,代表整個硬件系統的頂層
- 子節點:代表具體的硬件設備或總線,如/soc(系統級芯片)、`/cpus`(CPU集合)、`/memory`(內存區域)等
- 屬性:描述節點特性,如compatible(兼容性字符串)、`reg`(寄存器地址和大小)、`interrupts`(中斷號)等
2. 示例解析 一個簡單的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義一個簡單的硬件平臺,包括CPU配置和UART串行端口配置
三、DTB文件:設備樹的二進制表示 DTS文件雖然易于人類閱讀和編輯,但計算機無法直接解析
因此,需要使用DTC(Device Tree Compiler)工具將DTS文件編譯成DTB(Device Tree Blob)文件,這是一種二進制格式,內核能夠直接讀取并解析
1. 編譯過程 編譯DTS文件到DTB文件的命令通常如下: