imx6ull 设备树

发表于 2026-03-02 更新于 2026-06-14 分类于学习笔记，嵌入式， LINUX

设备树定义
没有设备树时，linux如何描述arm的板级信息
dts, dtb, dtc
dts语法
手写一个简单的dts
设备树在系统中体现
- 特殊节点
  - aliases
  - chosen
linux内核如何解析dtb
如何添加硬件对应的节点：binding文件
驱动里面如何获取dts的配置参数
- 查找节点
- 获取属性
其他函数

这一节开始学习设备树。新版本的linux中，arm相关的驱动全部采用了设备树。

设备树定义

用一个图清展示设备树的定义。
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说白了，设备树，就是用树状结构来描述板级设备

没有设备树时，linux如何描述arm的板级信息

arch/arm/mach-xxx

arch/arm/plat-xxx

这些文件里面就是描述的对应平台下的板级信息

但是因为arm架构的芯片越来越多，板级信息文件指数级增长，，都是.c,.h被编译到内核里。太大了。

dts, dtb, dtc

设备树的思想是：

把板级硬件信息的内容从linux内核中分离出来。用专属的文件格式来描述——-设备树（.dts）

一个SOC(如IMX6ULL)，可以做出不同的板子，从这些不同的板子中提取共同的信息，作为通用文件(.dtsi)。

所以设备树的文件结构设计为：

SOC级信息 (.dtsi)
- 几个CPU，主频，各个外设控制器信息
- A板卡板级信息 (A.dts)
  - 哪些IIC设备(MPU5060),SPI设备
- B板卡板级信息 (B.dts)
- ……

不同扩展名含义：

.dts
- 设备树源文件
.dtb
- 编译后的二进制文件
dtc
- dts文件的编译工具，在内核scripts/dtc下
- 内核Makefile支持：make dtbs 单独编译设备树文件
- 需要在arch/arm/boot/dts/Makefile中把dts加入编译目标

dts语法

关于设备树，最重要的就是看懂他是如何把SOC的片内资源+板级信息组织成树状信息的。首先肯定要掌握dts的语法。

设备树的核心思想是：把所有设备都看作一个设备节点挂在书上

.dtsi 头文件

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支持以下头文件拓展：

.h
- arch/arm/boot/include/dt-bindings/gpio/gpio.h
- 定义一些高低电平的宏这些
.dtsi
- SOC内部外设信息，如imx6ull.dtsi
- cpus处理器组里面，就一个cpu0，也就是我们的单核A7，还描述了支持的频率等。
- soc组里面描述了片内支持的外设，uart1-8,usbphy1-2这些。
.dts

我们在编写设备树头文件的时候，最好选择.dtsi后缀。

设备节点

前面我们看到dts源码里面有很多 xxx {};为单位的内容，这些叫做节点

设备树是采用树形结构来描述板子上的设备信息的文件

节点：
- 每个设备都是一个节点，叫做设备节点
属性
- 每个节点都通过一些属性信息来描述节点信息，
- 属性就是键—值对
/ :根节点
- 每个dts只有一个根节点，多个设备树文件的根节点会合并成一个根节点
- aliases: 常用设备子节点
- cpus：处理器组子节点
- intc：中断控制器子节点
  - 设备节点的语法规则如下：
  - label: node-name@unit-address
    - label：相当于汇编的别名，标签，可以在其他地方通过&label来访问节点
    - node-name：节点名，为字符串，清晰描述节点功能
    - unit-address, 设备地址/寄存器首地址，没有可以写0
  - 属性1
  - 属性2
  - …
  - 属性n
  - 子节点1
  - …

下面说一下设备树源码dts常用的几种数据类型

字符串(单个)
- compatible = "arm,cortex-a7";
uint32_t 整数(可多个)
- reg = <0>
字符串列表
- compatible = "fsl,imx6ull-gpmi-nand", "fsl,imx6ul-gpmi-nand";

标准属性

每个设备节点里面，肯定需要多个属性来描述这个设备的信息。但是不同设备需要的属性不同，可以自定义，但是有很多标准属性：

compatible(字符串): 兼容性
- 表示选择的驱动程序列表
- 通过加入这个列表，可以指定/匹配使用某个驱动
- 命名规范：
  - compatible = "厂商,驱动名称","厂商,驱动名称"
  - compatible = "fsl,imx6ul-evk-wm8960","fsl,imx-audio-wm8960";
- 驱动程序会有一个OF匹配表，里面保存着匹配索引的compatible值，这样就能通过dts来使用某个驱动。
- .of_match_table 就是 OF匹配表
model:(字符串):描述设备模块信息，名字
- model = "wm8960-audio";
status:(字符串):设备状态
#address-cells, #size-cells: uint32_t: 指定子设备节点中reg中信息字长
- #address-cells = <1>, 表示reg的地址信息长1字(32bit)
- #size-cells = <1>, 表示reg的长度信息长1字(32bit)
reg：(地址，长度)对：描述设备地址空间
- 描述uart1寄存器的首地址(长度没有0x4000这么多，没用到)
ranges: 地址映射/转换表
- ranges = <子总线地址父总线地址子地址长度>
- 一般和子节点reg一起用，计算绝对物理地址，相当于一个总体偏移地址
  - serial基地址 = 0xe0004600
- ranges; 为空，表示子地址和父地址空间相同，不需要地址转换。
name，废弃
device_type，废弃

根节点compatible属性

下面讲一下，根节点的compatible属性，

前面说设备节点的这个属性是为了帮助匹配指定驱动程序

根节点的compatible属性是为了让linux内核识别这个板卡自己支不支持，相当于给这个板卡(dtb)打一个mach_id

没有设备树之前，linux内核如何判断是否支持该板卡

通过uboot向linux kernel传递machine_id。

linux内核会最终匹配include/generated/mach-types.h中定义的machine_id
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若匹配上，则说明内核支持这个板卡，否则就内核启动失败。

使用设备树之后的板卡匹配方法

通过dtb的根节点的compatible属性值，与imx6ul_dt_compat表中的任何一个值相等，表示linux内核支持此设备。

例如，打开arch/arm/mach-imx/mach-imx6ul.c

这些mach-xxx的文件夹，应该是实现了linux内核的一些启动方法，实现针对某些SOC的板卡的初始化的功能，这样才能让linux在某个SOC的系列板卡上跑起来, 也就是我们说的linux支持这个设备/板卡

里面可能有imx6ul_map_io，imx6ul_init_machine这些方法

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这个里面的compat就有”fsl,imx6ul“和”fsl,imx6ull“这两个兼容值

compatible = "fsl,imx6ull-14x14-evk", "fsl,imx6ull";

当dtb的根节点里面的compatible能匹配的上，就说明，这个板卡上能够正常启动内核

下面就分析一下linux内核具体是怎么匹配dtb里面的板卡ID和自己支持的compat表的。

linux内核启动
- start_kernel
  - setup_arch匹配machine_desc
    - setup_machine_fdt从dtb中获取目标machine_desc
      - of_flat_dt_match_machine匹配
        
        of_get_flat_dt_root获取根节点
        
        while匹配

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向节点追加/修改内容

如果我们i2c1连接的设备被替换了，我们肯定要修改dts

在dtsi中，会有对i2c1这个外设的SOC级的描述，包括：

compatible: 指定imx6ul的i2c驱动
reg：指定i2c1的寄存器基地址
interrupts: 指定中断控制器？
clocks：指定输入时钟
status 默认状态，在dtsi中关闭，dts中打开

在dts中，我们会增加追加节点，&i2c1 {}

在dts中打开i2c，或者修改时钟等，为实际外部设备指定高一层的外设bsp驱动。

手写一个简单的dts

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一定要对片内的设备进行分类：

IMX6ULL处理器
- 处理器组cpus
  - a7内核cpu0
  - …其他处理器
- 片内资源组soc
  - 内部ram
    - 地址范围
    - 其他属性
  - A域片内外设组
    - i2c
      - 地址范围
      - 其他属性
    - uart
      - 地址范围
      - 其他属性
    - …
  - B域片内外设组
    - usb
      - 地址范围
      - 其他属性
    - eth
      - 地址范围
      - 其他属性
    - …
  - …

// my first dts
/ {
		//根节点的兼容属性，目的是让linux内核判断能够启动这个板子
		compatible = "fsl,imx6ull-alientek-evk","fsl,imx6ull";
		
		//核心
		cpus {
			#address-cells = <1>;
			#size-cells = <0>;

			//cpu0子结点
			cpu0: cpu0@0 {
				compatible = "arm,cortex-a7";
				device_type = "cpu";
				reg = <0>;
			};
		};


		//片内外舍组
		soc {
			#address-cells = <1>;
			#size-cells = <1>;
			compatible = "simple-bus";
			ranges;

			//ocram子结点
			ocram: sram@00900000 {
				compatible = "fsl, lpm-sram";
				reg = <0x00900000 0x20000>;
			};

			//aips1域节点
			aips1: aips-bus@02000000 {
				compatible = "fsl,aips-bus","simple-bus";
				#address-cells = <1>;
				#size-cells = <1>;
				reg = <0x02000000 0x100000>;
				ranges;

				ecspi1: ecspi@02008000 {
					#address-cells = <1>;
					#size-cells = <0>;
					compatible = "fsl,imx6ul-ecspi","fsl,imx51-ecspi";
					reg = <0x02008000 0x4000>;
					status = "disabled";
				};

				
			};
		
			//aips2域节点
			aips2: aips-bus@02100000 {
				compatible = "fsl,aips-bus","simple-bus";
				#address-cells = <1>;
				#size-cells = <1>;
				reg = <0x02100000 0x100000>;
				ranges;

				usbotg1: usb@02184000 {
					compatible = "fsl,imx6ul-usb","fsl,imx27-usb";
					reg = <0x02184000 0x4000>;
					status = "disabled";
				};
			};

			//aips3域节点
			aips3: aips-bus@02200000 {
				compatible = "fsl,aips-bus","simple-bus";
				#address-cells = <1>;
				#size-cells = <1>;
				reg = <0x02200000 0x100000>;
				ranges;

				rngb: rngb@02284000 {
					compatible = "fsl,imx6sl-rng","fsl,imx-rng","imx-rng";
					reg = <0x02284000 0x4000>;
				};
			};
		};
};