瞭解Linux DTS的作用及用法

在嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，裝置樹(shù)（Device Tree，簡(jiǎn)稱DTS）是一種描述硬體設(shè)備及其在系統(tǒng)中的連接關(guān)係和屬性的資料結(jié)構(gòu)。設(shè)備樹(shù)使得Linux核心能夠在不同的硬體平臺(tái)上靈活地運(yùn)行，而無(wú)需對(duì)核心進(jìn)行修改。在本文中，將介紹Linux DTS的作用及用法，並提供具體的程式碼範(fàn)例來(lái)幫助讀者更好地理解。

1. 設(shè)備樹(shù)的作用

設(shè)備樹(shù)的主要作用是描述硬體設(shè)備的訊息，包括但不限於硬體的類型、位址、中斷號(hào)碼、GPIO引腳等，並規(guī)定了這些硬體設(shè)備之間的連接關(guān)係。透過(guò)設(shè)備樹(shù)，Linux核心可以在啟動(dòng)過(guò)程中動(dòng)態(tài)地識(shí)別硬體設(shè)備及其屬性，從而正確地配置硬體資源，使得核心能夠順利地與硬體設(shè)備進(jìn)行通訊。

另外，設(shè)備樹(shù)還可以透過(guò)描述設(shè)備樹(shù)片段（*.dtsi檔案）來(lái)實(shí)現(xiàn)硬體模組的複用，從而提高程式碼的可維護(hù)性和可重用性。透過(guò)組合不同的設(shè)備樹(shù)片段，可以靈活地配置硬體資源，方便自訂不同的硬體平臺(tái)。

2. 裝置樹(shù)的相關(guān)概念

在使用裝置樹(shù)時(shí)，需要了解以下幾個(gè)重要概念：

• 裝置樹(shù)源檔案（ DTS）： 設(shè)備樹(shù)源檔案是用來(lái)描述硬體設(shè)備資訊的文字文件，通常以.dts為副檔名。在Linux核心編譯時(shí)，設(shè)備樹(shù)原始檔會(huì)被編譯成二進(jìn)位的設(shè)備樹(shù)檔（*.dtb），供核心使用。
• 設(shè)備樹(shù)節(jié)點(diǎn)： 設(shè)備樹(shù)中的每個(gè)硬體設(shè)備或節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的設(shè)備樹(shù)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含了該硬體設(shè)備的相關(guān)訊息，如設(shè)備類型、位址、中斷號(hào)、暫存器位址等。
• 裝置樹(shù)綁定： 裝置樹(shù)綁定指的是將裝置樹(shù)節(jié)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的裝置驅(qū)動(dòng)程式進(jìn)行綁定的過(guò)程。設(shè)備樹(shù)中的節(jié)點(diǎn)會(huì)透過(guò)匹配設(shè)備樹(shù)與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程式來(lái)載入對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程式。

3. 設(shè)備樹(shù)的基本結(jié)構(gòu)

設(shè)備樹(shù)源檔案的基本結(jié)構(gòu)由節(jié)點(diǎn)（node）和屬性（property）組成。節(jié)點(diǎn)用來(lái)描述硬體設(shè)備，屬性用來(lái)描述節(jié)點(diǎn)的屬性資訊。以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)備樹(shù)源檔案範(fàn)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>;
    };
};

在上面的範(fàn)例中，mydevice表示一個(gè)硬體設(shè)備的節(jié)點(diǎn)，包含了設(shè)備的compatible屬性、暫存器位址、中斷號(hào)以及GPIO引腳的資訊。

4. 設(shè)備樹(shù)的使用範(fàn)例

下面將以一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)程式為例，展示如何使用設(shè)備樹(shù)來(lái)描述硬體設(shè)備，並將其與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程式進(jìn)行綁定。

4.1 寫(xiě)設(shè)備樹(shù)源檔案

首先，建立一個(gè)LED設(shè)備樹(shù)源檔案led.dts，並加入以下內(nèi)容：

/dts-v1/;

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

4.2寫(xiě)LED裝置驅(qū)動(dòng)程式

接著，寫(xiě)LED裝置驅(qū)動(dòng)程式led_driver.c，範(fàn)例程式碼如下：

#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");

4.3 修改Makefile並編譯核心

在驅(qū)動(dòng)程式的Makefile中加入編譯規(guī)則，並編譯核心產(chǎn)生裝置樹(shù)二進(jìn)位檔案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 載入裝置樹(shù)和驅(qū)動(dòng)程式

#在Linux啟動(dòng)過(guò)程中，載入裝置樹(shù)檔案led.dtb：

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

然後載入LED裝置驅(qū)動(dòng)程式：

# insmod led_driver.ko

結(jié)語(yǔ)

透過(guò)上述程式碼範(fàn)例，讀者可以更深入了解設(shè)備樹(shù)在Linux核心中的作用及用法。設(shè)備樹(shù)提供了一種靈活、可擴(kuò)展的硬體描述方式，使得Linux核心能夠適應(yīng)不同硬體平臺(tái)的需求。在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，合理使用設(shè)備樹(shù)可以大幅簡(jiǎn)化嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程，並提高開(kāi)發(fā)效率。

以上是理解Linux DTS的作用及用法的詳細(xì)內(nèi)容。更多資訊請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！