设备树结构 - 以Xilinx Zynq-7000为例说明设备树的运用

Zynq的设备树如下：
/dts-v1/;
/ {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
compatible = "xlnx,zynq-zed";
interrupt-parent = <&gic>;
model = "Xillinux for Zedboard";
aliases {
serial0 = &ps7_uart_1;
} ;
chosen {
bootargs = "consoleblank=0 root=/dev/mmcblk0p2 rw rootwaitearlyprintk";
linux,stdout-path = "/axi@0/uart@E0001000";
};

cpus {

[ ... CPU definitions ... ]

} ;
ps7_ddr_0: memory@0 {
device_type = "memory";
reg = < 0x0 0x20000000 >;
} ;
ps7_axi_interconnect_0: axi@0 {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
compatible = "xlnx,ps7-axi-interconnect-1.00.a","simple-bus";
ranges ;

[ ... Peripheral definitions... ]

} ;
} ;

这是Xillinux使用的设备树，删去了两个部分：一个描述CPUs(比较无趣)，另一个定义外设(太长了，后面再深入其中的信息)。

默认使用的dts是/boot/devicetree-3.3.0-xillinux-1.0.dts。

在第一行版本描述之后，设备树以一个斜杠/开始，表示这是树的根， 然后是大括号。从DTS编译器的角度来看，大括号包含大更深的层级(相当于文件系统里的目录结构)。内核代码会遍历这颗树，在某个路径上抓取到想要的信息(就像在文件系统的某个路径上读文件)。

树的结构是以内核期望为准。其中的赋值对dtc来说没有意义。事实上，树中的许多赋值语句都会被内核忽略掉，就像某个文件存在于文件系统中，但没有程序去打开它。

从用户空间访问数据

与文件系统作类比并不是想当然，内核真的实现了这个文件系统/proc/device-tree：每个大括号表示一个目录，目录名是大括号前面的字符串。

如：
# hexdump -C '/proc/device-tree/#size-cells'
00000000 00 00 00 01 |....|
00000004
# hexdump -C '/proc/device-tree/axi@0/compatible'
00000000 78 6c 6e 78 2c 70 73 37 2d 61 78 69 2d 69 6e 74 |xlnx,ps7-axi-int|
00000010 65 72 63 6f 6e 6e 65 63 74 2d 31 2e 30 30 2e 61 |erconnect-1.00.a|
00000020 00 73 69 6d 70 6c 65 2d 62 75 73 00 |.simple-bus.|
0000002c

或直接：
# cat '/proc/device-tree/axi@0/compatible'
xlnx,ps7-axi-interconnect-1.00.asimple-bus

:
ps7_axi_interconnect_0:

冒号之前的是标签，只出现在DTS文件中，而不会出现在DTB文件里。而靠近大括号的字符串为目录名。

如上示范，赋值操作在/proc里表示为一个文件，文件名为等号左边的字符串，文件内容为等号右边的字符串。如果只没有等号，则创建一个空文件。

上例显示，设备树即能方便地向用户空间程序传递信息，也能向内核传递信息， /proc/device-tree虚拟文件系统让这些信息变得可访问。毋须多言，内核中有一套API可访问设备树结构和数据。

你可能注意到了整型以大端形式表示，Zynq处理器是小端的，留意这点。

设备树里的启动参数
一般有三个地方可以放置内核启动命令：
. 内核配置的CONFIG_CMDLINE参数
. 由bootloader传递给内核
. 在设备树的chosen/bootargs下描述

使用哪一个取决于内核的配置。在Xillinux中，使用设备树chosen/bootargs里描述的cmdline。

选择哪个UART来输出内核启动信息是在初始代码里写死的。这里即使删掉ps7_uart_1: serial@e0001000这一行，启动信息仍会从UART中输出，只是不会再出现/dev/ttyPS0设备节点了。

"alias"和"linux,stdout-path"赋值语句是这个架构历史遗留的，在这里没有意义。

定义外设
可能你读本文是为了给你的设备写一个Linux驱动，在这方面要推荐著名的《Linux Device Driver》。但是在写一个设备驱动之前，允许我分享写Linux驱动的第一诫：永远不要为Linux写设备驱动。

更好的办法是找一个维护状态良好的类似功能的设备驱动，然后修改它。这不仅仅意味着更容易，更可能帮我们避免我们一些未意识到的问题。从其他驱动移植过来可以让这份驱动更容易被理解，可移植，更可能被内核树接受。

所以现在的重点变为理解其他驱动，然后做一点调整。有疑问的地方就照着别人的做法做。创新和个人风格在这里没什么用。

现在，回到设备树。让我们来看看第二部分省略的内容：
ps7_axi_interconnect_0: axi@0 {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
compatible = "xlnx,ps7-axi-interconnect-1.00.a","simple-bus";
ranges ;
gic: interrupt-controller@f8f01000 {
#interrupt-cells = < 3 >;
compatible = "arm,cortex-a9-gic";
interrupt-controller ;
reg = < 0xf8f01000 0x1000 >,< 0xf8f00100 0x100 >;
} ;
pl310: pl310-controller@f8f02000 {
arm,data-latency = < 3 2 2 >;
arm,tag-latency = < 2 2 2 >;
cache-level = < 2 >;
cache-unified ;
compatible = "arm,pl310-cache";
interrupts = < 0 34 4 >;
reg = < 0xf8f02000 0x1000 >;
} ;

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