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[操作系统]我眼中的Linux设备树(一 概述)


一 概述


设备树(Device tree)是一套用来描述硬件属相的规则。ARM Linux采用设备树机制源于2011年3月份Linux创始人Linus Torvalds发的一封邮件,在这封邮件中他提倡ARM平台应该参考其他平台如PowerPC的设备树机制描述硬件。因为在此之前,ARM平台还是采用旧的机制,在kernel/arch/arm/plat-xxx目录和kernel/arch/arm/mach-xxx目录下用代码描述硬件,如注册platform设备,声明设备的resource等。因为这些代码都是用来描述芯片平台及板级差异的,所以对于内核来讲都是垃圾代码。因为嵌入式平台中很多公司的芯片采用的都是ARM架构,随着Android的成功,这些代码越来越多。据说常见的平台如s3c2410板级目录下边的代码有数万行,难怪Linux Torvalds会说“this whole ARM thing is a fucking pain in the ass”。

内核中关于设备树的文档位于kernel/Documentation/devicetree/目录。设备树是Power.org组织定义的一套规范,规范文档可以在官网上找到,目前最新的版本是https://www.power.org/documentation/epapr-version-1-1/。内核中设备树相关的函数都是以of开头的,我推测原因是设备树机制是源于IEEE 1275 Open Firmware standard规范的,相关的代码都是继承下来的。如果想快速了解下设备树怎么用,可以参考http://devicetree.org/Device_Tree_Usage。

设备树是从软件使用的角度描述硬件的,不是从硬件设计的角度描述的。我们在写设备树时没有必要按照硬件逻辑生搬硬套,也不要指望通过阅读设备树弄清楚硬件是如何设计的。对于软件可以自动识别的硬件,如USB设备,PCI设备,也是没有必要通过设备树描述的。

设备树的规范我觉得可以根据规定的内容分成两个大类。第一类是关于设备树组织形式的,如节点名字由哪些字符构成,长度多少等,第一类规范更基础,是理解第二类规范的前提。第二类规范是关于设备树内容的,如多核CPU怎样描述,第二类规范可以看成是第一类规范的具体应用。而且第二类规范根据描述的内容不同,定义规范的方式也有差别,比如关于CPU,内存,中断这些基础的内容,是在epapr中说明的,而关于外设的规范是在专门的地方说明的。