理解Linux DTS的作用及用法

瞭解Linux DTS的作用及用法

在嵌入式Linux系統開發中，裝置樹（Device Tree，簡稱DTS）是一種描述硬體設備及其在系統中的連接關係和屬性的資料結構。設備樹使得Linux核心能夠在不同的硬體平台上靈活地運行，而無需對核心進行修改。在本文中，將介紹Linux DTS的作用及用法，並提供具體的程式碼範例來幫助讀者更好地理解。

1. 設備樹的作用

設備樹的主要作用是描述硬體設備的訊息，包括但不限於硬體的類型、位址、中斷號碼、GPIO引腳等，並規定了這些硬體設備之間的連接關係。透過設備樹，Linux核心可以在啟動過程中動態地識別硬體設備及其屬性，從而正確地配置硬體資源，使得核心能夠順利地與硬體設備進行通訊。

另外，設備樹還可以透過描述設備樹片段（*.dtsi檔案）來實現硬體模組的複用，從而提高程式碼的可維護性和可重用性。透過組合不同的設備樹片段，可以靈活地配置硬體資源，方便自訂不同的硬體平台。

2. 裝置樹的相關概念

在使用裝置樹時，需要了解以下幾個重要概念：

• 裝置樹源檔案（ DTS）： 設備樹源檔案是用來描述硬體設備資訊的文字文件，通常以.dts為副檔名。在Linux核心編譯時，設備樹原始檔會被編譯成二進位的設備樹檔（*.dtb），供核心使用。
• 設備樹節點： 設備樹中的每個硬體設備或節點都有一個對應的設備樹節點。每個節點包含了該硬體設備的相關訊息，如設備類型、位址、中斷號、暫存器位址等。
• 裝置樹綁定： 裝置樹綁定指的是將裝置樹節點與對應的裝置驅動程式進行綁定的過程。設備樹中的節點會透過匹配設備樹與設備驅動程式來載入對應的驅動程式。

3. 設備樹的基本結構

設備樹源檔案的基本結構由節點（node）和屬性（property）組成。節點用來描述硬體設備，屬性用來描述節點的屬性資訊。以下是一個簡單的設備樹源檔案範例：

/dts-v1/;

#include <dt-bindings/gpio/gpio.h>

/ {
    compatible = "myboard, mydevice";
    
    mydevice {
        compatible = "mydevice";
        reg = <0x100000 0x1000>;
        interrupts = <0 2>;
        gpio = <&gpio1 10 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    };
};

在上面的範例中，mydevice表示一個硬體設備的節點，包含了設備的compatible屬性、暫存器位址、中斷號以及GPIO引腳的資訊。

4. 設備樹的使用範例

下面將以一個LED驅動程式為例，展示如何使用設備樹來描述硬體設備，並將其與設備驅動程式進行綁定。

4.1 寫設備樹源檔案

首先，建立一個LED設備樹源檔案led.dts，並加入以下內容：

/dts-v1/;

/ {
    compatible = "myboard, myled";
    
    myled {
        compatible = "myled";
        reg = <0x200000 0x1000>;
        gpio = <&gpio1 20 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    };
};

4.2寫LED裝置驅動程式

接著，寫LED裝置驅動程式led_driver.c，範例程式碼如下：

#include <linux/module.h>
#include <linux/platform_device.h>

static struct platform_device led_device = {
    .name = "myled",
    .id = -1,
};

static int __init led_driver_init(void)
{
    platform_device_register(&led_device);
    pr_info("LED driver initialized
");
    return 0;
}

static void __exit led_driver_exit(void)
{
    platform_device_unregister(&led_device);
    pr_info("LED driver exited
");
}

module_init(led_driver_init);
module_exit(led_driver_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Author Name");
MODULE_DESCRIPTION("LED Driver");

4.3 修改Makefile並編譯核心

在驅動程式的Makefile中加入編譯規則，並編譯核心產生裝置樹二進位檔案led.dtb：

obj-m += led_driver.o

all:
    make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -C /path/to/kernel M=$(PWD) modules
    dtc -I dts -O dtb -o led.dtb led.dts

4.4 載入裝置樹和驅動程式

#在Linux啟動過程中，載入裝置樹檔案led.dtb：

# cp led.dtb /boot/
# echo "dtb=led.dtb" >> /boot/uEnv.txt

然後載入LED裝置驅動程式：

# insmod led_driver.ko

結語

透過上述程式碼範例，讀者可以更深入了解設備樹在Linux核心中的作用及用法。設備樹提供了一種靈活、可擴展的硬體描述方式，使得Linux核心能夠適應不同硬體平台的需求。在實際開發中，合理使用設備樹可以大幅簡化嵌入式系統的開發流程，並提高開發效率。

以上是理解Linux DTS的作用及用法的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！