设备树使用手册-对初学者有用

### 设备树使用手册——对初学者有用 #### 基本数据格式 设备树是一种用于描述硬件系统配置的数据结构，通常与Linux内核搭配使用。它采用了一种树状结构，由节点和属性组成。节点是设备树的基本构建单元，它们可以包含其他节点作为子节点，并且可以携带一组属性来描述特定的信息。 - **根节点**：“/”，表示整个设备树的起点。 - **子节点**：如“node1”、“node2”，它们位于根节点或其他节点之下，用来描述具体的硬件组件或设备。 - **属性**：属性是键值对的形式，用来描述节点的具体信息，如字符串、整数等。例如，`a-string-property="A string"` 描述了一个字符串属性；`a-byte-data-property=[0x01 0x23 0x34 0x56]` 表示一个字节数据类型的属性。 #### 基本概念 - **模型机**：指设备树所描述的硬件系统的架构。模型机的概念有助于标准化不同硬件平台上的设备树描述方式。 - **初始结构**：设备树的初始结构是指其基本布局，包括根节点及其直接子节点。这种结构为描述更复杂的硬件系统提供了基础框架。 - **中央处理器**：设备树中描述CPU的部分。通常会包括关于CPU的数量、类型以及与其他硬件组件的连接方式等信息。 - **节点名称**：每个节点都有一个唯一的名字，用于标识特定的硬件组件或设备。节点名称的选择应符合一定的命名约定，以便于理解和维护。 - **设备**：在设备树中，设备被定义为具有特定功能的硬件组件，可以通过属性来描述其特性和行为。 - **理解compatible属性**：`compatible`属性用于指定设备与哪些已知的设备兼容。这是非常重要的，因为Linux内核根据这个属性来决定加载哪个驱动程序。例如，`compatible = "arm,arm11";` 指明了设备与ARM架构下的ARM11系列处理器兼容。 #### 如何编址 编址是指如何为设备分配内存地址或I/O端口地址。不同的硬件组件可能需要不同的编址方式。 - **CPU编址**：对于CPU而言，编址主要涉及寄存器的地址分配，这直接影响到处理器如何访问内部资源。 - **内存映射设备**：这类设备通过内存地址空间进行访问，常见的例子有图形控制器、网络适配器等。它们的地址空间需要在设备树中明确指定。 - **非内存映射设备**：这类设备不通过内存空间访问，而是通过I/O端口进行通信。在设备树中，需要定义相应的I/O地址范围。 - **范围（地址转换）**：某些情况下，需要进行地址转换来处理不同地址空间之间的映射关系。例如，在使用PCI总线时，可能会涉及地址重定位或转换。 #### 中断如何工作 中断是硬件向处理器发送信号的一种机制，用来通知处理器发生了特定事件。设备树中的中断配置至关重要，它决定了中断如何被管理和处理。 - **需要注意的事情**：在配置中断时，需要注意诸如中断请求（IRQ）号、中断控制器类型等参数的正确设置。错误的配置可能导致中断无法正常工作或导致系统不稳定。 #### 设备特定数据 除了通用的描述外，每个设备还可能需要特定的数据来描述其特性。这些数据可能包括设备的工作模式、支持的功能等。 #### 特殊节点 - **aliases节点**：用于创建别名，方便在其他地方引用特定设备或资源。 - **chosen节点**：保存了引导加载程序选择的一些配置选项，比如启动内核使用的命令行参数。 #### 高级主题 - **高级模型机**：介绍了如何描述更为复杂的硬件系统，包括多个CPU、复杂的内存布局等。 - **PCI主桥**：详细解释了如何在设备树中描述PCI总线相关的硬件组件，包括总线编号和地址转换规则。 - **PCI总线编号**：为PCI总线上各个设备分配唯一的编号，以便于识别和管理。 - **PCI地址转换**：描述了如何处理PCI总线上的地址映射问题，确保数据能够正确地在主机内存和PCI设备之间传输。 - **高级中断映射**：深入探讨了如何在复杂系统中处理中断，特别是涉及到多个中断控制器的情况。 #### 结论 设备树是现代嵌入式系统和服务器平台中不可或缺的一部分，它为操作系统提供了关于硬件配置的关键信息。通过对设备树的理解和应用，开发人员可以更好地优化系统性能并确保硬件组件得到正确的初始化和配置。希望这份指南能够帮助初学者快速掌握设备树的基础知识，并为更深入的学习打下坚实的基础。