瞭解Linux DTS的作用及用法

在嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)中，裝置樹（Device Tree，簡稱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)備樹使得Linux核心能夠在不同的硬體平臺上靈活地運行，而無需對核心進(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)例來幫助讀者更好地理解。

1. 設(shè)備樹的作用

設(shè)備樹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。透過設(shè)備樹，Linux核心可以在啟動過程中動態(tài)地識別硬體設(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)備樹還可以透過描述設(shè)備樹片段（*.dtsi檔案）來實現(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。透過組合不同的設(shè)備樹片段，可以靈活地配置硬體資源，方便自訂不同的硬體平臺。

2. 裝置樹的相關(guān)概念

在使用裝置樹時，需要了解以下幾個重要概念：

• 裝置樹源檔案（ DTS）： 設(shè)備樹源檔案是用來描述硬體設(shè)備資訊的文字文件，通常以.dts為副檔名。在Linux核心編譯時，設(shè)備樹原始檔會被編譯成二進(jìn)位的設(shè)備樹檔（*.dtb），供核心使用。
• 設(shè)備樹節(jié)點： 設(shè)備樹中的每個硬體設(shè)備或節(jié)點都有一個對應(yīng)的設(shè)備樹節(jié)點。每個節(jié)點包含了該硬體設(shè)備的相關(guān)訊息，如設(shè)備類型、位址、中斷號、暫存器位址等。
• 裝置樹綁定： 裝置樹綁定指的是將裝置樹節(jié)點與對應(yīng)的裝置驅(qū)動程式進(jìn)行綁定的過程。設(shè)備樹中的節(jié)點會透過匹配設(shè)備樹與設(shè)備驅(qū)動程式來載入對應(yīng)的驅(qū)動程式。

3. 設(shè)備樹的基本結(jié)構(gòu)

設(shè)備樹源檔案的基本結(jié)構(gòu)由節(jié)點（node）和屬性（property）組成。節(jié)點用來描述硬體設(shè)備，屬性用來描述節(jié)點的屬性資訊。以下是一個簡單的設(shè)備樹源檔案範(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表示一個硬體設(shè)備的節(jié)點，包含了設(shè)備的compatible屬性、暫存器位址、中斷號以及GPIO引腳的資訊。

4. 設(shè)備樹的使用範(fàn)例

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

4.1 寫設(shè)備樹源檔案

首先，建立一個LED設(shè)備樹源檔案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LED裝置驅(qū)動程式

接著，寫LED裝置驅(qū)動程式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)動程式的Makefile中加入編譯規(guī)則，並編譯核心產(chǎn)生裝置樹二進(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 載入裝置樹和驅(qū)動程式

#在Linux啟動過程中，載入裝置樹檔案led.dtb：

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

然後載入LED裝置驅(qū)動程式：

# insmod led_driver.ko

結(jié)語

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

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