概念
Linux內核從3.x開始引入設備樹的概念，用於實現驅動代碼與設備信息相分離。在設備樹出現之前，全部關於設備的具體信息都要寫在驅動裏，一旦外圍設備變化，驅動代碼就要重寫。引入了設備樹以後，驅動代碼只負責處理驅動的邏輯，而關於設備的具體信息存放到設備樹文件中，這樣，若是隻是硬件接口信息的變化而沒有驅動邏輯的變化，驅動開發者只須要修改設備樹文件信息，不須要改寫驅動代碼。好比在ARM Linux內，一個.dts(device tree source)文件對應一個ARM的machine，通常放置在內核的"arch/arm/boot/dts/"目錄內，好比exynos4412參考板的板級設備樹文件就是"arch/arm/boot/dts/exynos4412-origen.dts"。這個文件能夠經過$make dtbs命令編譯成二進制的.dtb文件供內核驅動使用。node
基於一樣的軟件分層設計的思想，因爲一個SoC可能對應多個machine，若是每一個machine的設備樹都寫成一個徹底獨立的.dts文件，那麼勢必至關一些.dts文件有重複的部分，爲了解決這個問題，Linux設備樹目錄把一個SoC公用的部分或者多個machine共同的部分提煉爲相應的.dtsi文件。這樣每一個.dts就只有本身差別的部分，公有的部分只須要"include"相應的.dtsi文件, 這樣就是整個設備樹的管理更加有序。我這裏用`Linux4.8.5源碼自帶的dm9000網卡爲例來分析設備樹的使用和移植。這個網卡的設備樹節點信息在"Documentation/devicetree/bindings/net/davicom-dm9000.txt"有詳細說明，其網卡驅動源碼是"drivers/net/ethernet/davicom/dm9000.c"。linux
設備樹框架
設備樹用樹狀結構描述設備信息，它有如下幾種特性程序員
- 每一個設備樹文件都有一個根節點，每一個設備都是一個節點。
- 節點間能夠嵌套，造成父子關係，這樣就能夠方便的描述設備間的關係。
- 每一個設備的屬性都用一組key-value對(鍵值對)來描述。
- 每一個屬性的描述用
;結束
因此，一個設備樹的基本框架能夠寫成下面這個樣子，通常來講，/表示板子，它的子節點node1表示SoC上的某個控制器，控制器中的子節點node2表示掛接在這個控制器上的設備(們)。數組
/{ //根節點 node1{ //node1是節點名，是/的子節點 key=value; //node1的屬性 ... node2{ //node2是node1的子節點 key=value; //node2的屬性 ... } } //node1的描述到此爲止 node3{ key=value; ... } }
節點名
理論個節點名只要是長度不超過31個字符的ASCII字符串便可，此外
Linux內核還約定設備名應寫成形如<name>[@<unit_address>]的形式，其中name就是設備名，最長能夠是31個字符長度。unit_address通常是設備地址，用來惟一標識一個節點，下面就是典型節點名的寫法markdown
上面的節點名是firmware，節點路徑是/firmware@0203f000,這點要注意，由於根據節點名查找節點的API的參數是不能有"@xxx"這部分的。框架
Linux中的設備樹還包括幾個特殊的節點，好比chosen，chosen節點不描述一個真實設備，而是用於firmware傳遞一些數據給OS，好比bootloader傳遞內核啓動參數給內核dom
引用
當咱們找一個節點的時候，咱們必須書寫完整的節點路徑，這樣當一個節點嵌套比較深的時候就不是很方便，因此，設備樹容許咱們用下面的形式爲節點標註引用(起別名)，藉以省去冗長的路徑。這樣就能夠實現相似函數調用的效果。編譯設備樹的時候，相同的節點的不一樣屬性信息都會被合併，相同節點的相同的屬性會被重寫，使用引用能夠避免移植者四處找節點，直接在板級.dts增改便可。
socket
下面的例子中就是直接引用了dtsi中的一個節點，並向其中添加/修改新的屬性信息
函數
KEY
在設備樹中，鍵值對是描述屬性的方式，好比，Linux驅動中能夠經過設備節點中的"compatible"這個屬性查找設備節點。
Linux設備樹語法中定義了一些具備規範意義的屬性，包括：compatible, address, interrupt等，這些信息可以在內核初始化找到節點的時候，自動解析生成相應的設備信息。此外，還有一些Linux內核定義好的，一類設備通用的有默認意義的屬性，這些屬性通常不能被內核自動解析生成相應的設備信息，可是內核已經編寫的相應的解析提取函數，常見的有 "mac_addr"，"gpio"，"clock"，"power"。"regulator" 等等。
compatible
設備節點中對應的節點信息已經被內核構形成struct platform_device。驅動能夠經過相應的函數從中提取信息。compatible屬性是用來查找節點的方法之一，另外還能夠經過節點名或節點路徑查找指定節點。dm9000驅動中就是使用下面這個函數經過設備節點中的"compatible"屬性提取相應的信息，因此兩者的字符串須要嚴格匹配。
在下面的這個dm9000的例子中，咱們在相應的板級dts中找到了這樣的代碼塊：
而後咱們取內核源碼中找到dm9000的網卡驅動，從中能夠發現這個驅動是使用的設備樹描述的設備信息(這不廢話麼，顯然用設備樹好處多多)。咱們能夠找到它用來描述設備信息的結構體，能夠看出，驅動中用於匹配的結構使用的compatible和設備樹中如出一轍，不然就可能沒法匹配，這裏另外的一點是struct of_device_id數組的最後一個成員必定是空，由於相關的操做API會讀取這個數組直到遇到一個空。
address
(幾乎)全部的設備都須要與CPU的IO口相連，因此其IO端口信息就須要在設備節點節點中說明。經常使用的屬性有
- #address-cells，用來描述子節點"reg"屬性的地址表中用來描述首地址的cell的數量，
- #size-cells，用來描述子節點"reg"屬性的地址表中用來描述地址長度的cell的數量。
有了這兩個屬性，子節點中的"reg"就能夠描述一塊連續的地址區域。下例中，父節點中指定了#address-cells = <2>;#size-cells = <1>，則子節點dev-bootscs0中的reg中的前兩個數表示一個地址,即MBUS_ID(0xf0, 0x01)和0x1045C，最後一個數的表示地址跨度，便是0x4
interrupts
一個計算機系統中大量設備都是經過中斷請求CPU服務的，因此設備節點中就須要在指定中斷號。經常使用的屬性有
- interrupt-controller 一個空屬性用來聲明這個node接收中斷信號，即這個node是一箇中斷控制器。
- #interrupt-cells，是中斷控制器節點的屬性，用來標識這個控制器須要幾個單位作中斷描述符,用來描述子節點中"interrupts"屬性使用了父節點中的interrupts屬性的具體的哪一個值。通常，若是父節點的該屬性的值是3，則子節點的interrupts一個cell的三個32bits整數值分別爲:<中斷域 中斷 觸發方式>,若是父節點的該屬性是2，則是<中斷 觸發方式>
- interrupt-parent,標識此設備節點屬於哪個中斷控制器，若是沒有設置這個屬性，會自動依附父節點的
- interrupts,一箇中斷標識符列表，表示每個中斷輸出信號
設備樹中中斷的部分涉及的部分比較多，interrupt-controller表示這個節點是一箇中斷控制器，須要注意的是，一個SoC中可能有不止一箇中斷控制器，這就會涉及到設備樹中斷組織的不少概念，下面是在文件"arch/arm/boot/dts/exynos4.dtsi"中對exynos4412的中斷控制器(GIC)節點描述：
要說interrupt-parent，就得首先講講Linux設備管理中對中斷的設計思路演變。隨着linux kernel的發展，在內核中將interrupt controller抽象成irqchip這個概念愈來愈流行，甚至GPIO controller也能夠被看出一個interrupt controller chip，這樣，系統中至少有兩個中斷控制器了，另外，在硬件上，隨着系統複雜度加大，外設中斷數據增長，實際上系統能夠須要多箇中斷控制器進行級聯，造成事實上的硬件中斷處理結構：
在這種趨勢下，內核中本來的中斷源直接到中斷號的方式已經很難繼續發展了，爲了解決這些問題，linux kernel的大牛們就創造了irq domain(中斷域)這個概念。domain在內核中有不少，除了irqdomain，還有power domain，clock domain等等，所謂domain，就是領域，範圍的意思，也就是說，任何的定義出了這個範圍就沒有意義了。如上所述，系統中全部的interrupt controller會造成樹狀結構，對於每一個interrupt controller均可以鏈接若干個外設的中斷請求（interrupt source，中斷源），interrupt controller會對鏈接其上的interrupt source（根據其在Interrupt controller中物理特性）進行編號（也就是HW interrupt ID了）。有了irq domain這個概念以後，這個編號僅僅限制在本interrupt controller範圍內，有了這樣的設計，CPU(Linux 內核)就能夠根據級聯的規則一級一級的找到想要訪問的中斷。固然，一般咱們關心的只是內核中的中斷號，具體這個中斷號是怎麼找到相應的中斷源的，咱們做爲程序員每每不須要關心，除了在寫設備樹的時候，設備樹就是要描述嵌入式軟件開發中涉及的全部硬件信息，因此，設備樹就須要準確的描述硬件上處理中斷的這種樹狀結構，如此，就有了咱們的interrupt-parant這樣的概念：用來鏈接這樣的樹狀結構的上下級，用於表示這個中斷歸屬於哪一個interrupt controller，好比，一個接在GPIO上的按鍵，它的組織形式就是：
中斷源--interrupt parent-->GPIO--interrupt parent-->GIC1--interrupt parent-->GIC2--...-->CPU
有了parant，咱們就可使用一級一級的偏移量來最終得到當前中斷的絕對編號，這裏，能夠看出，在我板子上的dm9000的的設備節點中，它的"interrupt-parent"引用了"exynos4x12-pinctrl.dtsi"（被板級設備樹的exynos4412.dtsi包含）中的gpx0節點：
而在gpx0節點中，指定了"#interrupt-cells = <2>;"，因此在dm9000中的屬性"interrupts = <6 4>;"表示dm9000的的中斷在做爲irq parant的gpx0中的中斷偏移量，即gpx0中的屬性"interrupts"中的"<0 22 0>"，經過查閱exynos4412的手冊知道，對應的中斷號是EINT[6]。
gpio
gpio也是最多見的IO口，經常使用的屬性有
- "gpio-controller"，用來講明該節點描述的是一個gpio控制器
- "#gpio-cells"，用來描述gpio使用節點的屬性一個cell的內容，即 `屬性 = <&引用GPIO節點別名 GPIO標號 工做模式>
GPIO的設置一樣採用了上述偏移量的思想，好比下面的這個led的設備書，表示使用GPX2組的第7個引腳：
驅動自定義key
針對具體的設備，有部分屬性很難作到通用，須要驅動本身定義好，經過內核的屬性提取解析函數進行值的獲取，好比dm9000節點中的下面這句就是自定義的節點屬性，用以表示配置EEPROM不可用。
VALUE
dts描述一個鍵的值有多種方式，固然，一個鍵也能夠沒有值
字符串信息
32bit無符號整型數組信息
二進制數數組
字符串哈希表
混合形式
上述幾種的混合形式
設備樹/驅動移植實例
設備樹就是爲驅動服務的，配置好設備樹以後還須要配置相應的驅動才能檢測配置是否正確。好比dm9000網卡，就須要首先將示例信息掛接到咱們的板級設備樹上，並根據芯片手冊和電路原理圖將相應的屬性進行配置，再配置相應的驅動。須要注意的是，dm9000的地址線通常是接在片選線上的，因此設備樹中就應該歸屬與相應片選線節點，我這裏用的exynos4412，接在了bank1，因此是"<0x50000000 0x2 0x50000004 0x2>"
最終的配置結果是：
勾選相應的選項將dm9000的驅動編譯進內核。
make menuconfig
[*] Networking support ---> Networking options ---> <*> Packet socket <*>Unix domain sockets [*] TCP/IP networking [*] IP: kernel level autoconfiguration Device Drivers ---> [*] Network device support ---> [*] Ethernet driver support (NEW) ---> <*> DM9000 support File systems ---> [*] Network File Systems (NEW) ---> <*> NFS client support [*] NFS client support for NFS version 3 [*] NFS client support for the NFSv3 ACL protocol extension [*] Root file system on NFS
執行make uImage;make dtbs,tftp下載，成功加載nfs根文件系統並進入系統，表示網卡移植成功