Linux DTS是什麼？如何使用？

Linux DTS（Device Tree Source）是一種描述硬體資訊的資料結構，主要用於描述嵌入式系統中各個硬體設備的信息，包括設備的位址、中斷、寄存器配置以及設備驅動等。在Linux核心中，DTS檔案通常被用來描述板載設備的硬體訊息，以便作業系統能夠正確地識別和使用硬體設備。

DTS檔案結構

一個典型的DTS檔案如下所示：

/dts-v1/;

#include <imx6qdl-pico.dtsi>
#include <imx6qdl-pico-m4.dtsi>

/ {
    compatible = "fsl,imx6q-pico", "fsl,imx6q";
    
    model = "Boundary Devices i.MX6 Quad SABRE Lite";
    
    memory {
        device_type = "memory";
        reg = <0x10000000 0x40000000>;
    };
    
    chosen {
        compatible = "brcm,bcm2835";
        uart_boot = <&uart1>;
    };

    aliases {
        serial0 = &uart1;
    };

    soc {
        compatible = "simple-bus";
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        ranges;
        
        gpio: gpio@0209c000 {
            compatible = "fsl,imx6ul-gpio";
            reg = <0x0209c000 0x1000>;
            interrupts = <GPIOn IRQn>;
            gpio-controller;
            #gpio-cells = <2>;
        };
    
    };
    
    uart1: serial@02020000 {
        compatible = "fsl,imx6q-uart", "fsl,imx21-uart";
        reg = <0x02020000 0x40000>;
        interrupts = <78>;
        clocks = <&clks 82>;
        clock-names = "ipg", "per";
        status = "okay";
    };
    
    sound {
        compatible = "fsl,imx6-sai";
        model = "imx6-sai";
        status = "okay";
        /* SSI1 */
        ssi@021d8000 {
            compatible = "fsl,imx6-sai";
            reg = <0x021d8000 0x4000>;
            interrupts = <0 125 0>;
            clocks = <&clks 2>;
            dmas = <&sdma 9 11 0>, <&sdma 10 11 0>, <&sdma 11 11 0>;
            dma-names = "tx", "rx", "mclk";
            status = "okay";
        };
    };
};

DTS檔案內容說明

• /dts- v1/: 指定版本為DTS版本1，描述DTS檔案的版本資訊。
• #include 184cbaa65f0dd2e5fe6d736ea556f9c7: 包含其他DTS文件，可重複使用其定義。
• /: 根節點，描述整個裝置樹結構。
• compatible: 指定裝置相容性資訊。
• model: 裝置型號資訊。
• memory: 描述記憶體資訊。
• chosen: 描述一些選項資訊。
• aliases: 定義裝置別名。
• soc: 描述SoC相關資訊。
• gpio: 描述GPIO控制器。
• uart1: 描述UART1硬體資訊。
• sound: 描述聲音裝置資訊。

如何使用Linux DTS

1. 編輯DTS檔案：在Linux核心原始碼中的arch/arm/boot/dts/目錄下找到對應平台的DTS檔案（如imx6qdl-pico.dtsi），根據實際硬體資訊編輯DTS檔案。

2. 編譯DTS檔案：在Linux核心原始碼根目錄下執行以下命令編譯DTS檔案：

   make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs

3. 取代裝置樹二進位檔案：將產生的. dtb檔案（裝置樹二進位檔案）取代到目標裝置的引導分割區。
4. 使用設備樹：在Linux核心啟動時，會載入設備樹檔案來描述硬體訊息，從而正確識別和配置硬體設備。

程式碼範例

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

static int my_driver_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
    
    if (!np) {
        dev_err(&pdev->dev, "No device tree node found
");
        return -ENODEV;
    }
    
    // 解析设备树节点信息
    u32 reg;
    if (of_property_read_u32(np, "reg", &reg)) {
        dev_err(&pdev->dev, "Failed to read 'reg' property
");
        return -EINVAL;
    }
    
    dev_info(&pdev->dev, "Got 'reg' property: %u
", reg);
    
    return 0;
}

static const struct of_device_id my_driver_of_match[] = {
    { .compatible = "my_driver", },
    { },
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_driver_of_match);

static struct platform_driver my_driver = {
    .probe = my_driver_probe,
    .driver = {
        .name = "my_driver",
        .of_match_table = my_driver_of_match,
        .owner = THIS_MODULE,
    }
};

module_platform_driver(my_driver);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Author Name");
MODULE_DESCRIPTION("Sample driver using Device Tree");

以上是一個簡單的Linux裝置驅動程式範例，透過解析裝置樹節點中的屬性來設定硬體設備。在probe函數中，先取得裝置樹節點，然後讀取其中的reg屬性並輸出。在of_device_id中聲明了需要匹配的設備樹節點的兼容性訊息，以便驅動程式正確匹配設備。

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