ARM Linux 3.x的设备树(Device Tree)

1. ARM Device Tree起源

Linus Torvalds在2011年3月17日的ARM Linux邮件列表宣称“this whole ARM thing is a f*cking pain in the ass”，引发ARM Linux社区的地震，随后ARM社区进行了一系列的重大修正。在过去的ARM Linux中，arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx中充斥着大量的垃圾代码，相当多数的代码只是在描述板级细节，而这些板级细节对于内核来讲，不过是垃圾，如板上的platform设备、resource、i2c_board_info、spi_board_info以及各种硬件的platform_data。读者有兴趣可以统计下常见的s3c2410、s3c6410等板级目录，代码量在数万行。
社区必须改变这种局面，于是PowerPC等其他体系架构下已经使用的Flattened Device Tree（FDT）进入ARM社区的视野。Device Tree是一种描述硬件的数据结构，它起源于 OpenFirmware (OF)。在Linux 2.6中，ARM架构的板极硬件细节过多地被硬编码在arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx，采用Device Tree后，许多硬件的细节可以直接透过它传递给Linux，而不再需要在kernel中进行大量的冗余编码。Device Tree由一系列被命名的结点（node）和属性（property）组成，而结点本身可包含子结点。所谓属性，其实就是成对出现的name和value。在Device Tree中，可描述的信息包括（原先这些信息大多被hard code到kernel中）：

• CPU的数量和类别
• 内存基地址和大小
• 总线和桥
• 外设连接
• 中断控制器和中断使用情况
• GPIO控制器和GPIO使用情况
• Clock控制器和Clock使用情况

它基本上就是画一棵电路板上CPU、总线、设备组成的树，Bootloader会将这棵树传递给内核，然后内核可以识别这棵树，并根据它展开出Linux内核中的platform_device、i2c_client、spi_device等设备，而这些设备用到的内存、IRQ等资源，也被传递给了内核，内核会将这些资源绑定给展开的相应的设备。

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1. /{
2. node1{
3. a-string-property="Astring";
4. a-string-list-property="firststring","secondstring";
5. a-byte-data-property=[0x010x230x340x56];
6. child-node1{
7. first-child-property;
8. second-child-property=<1>;
9. a-string-property="Hello,world";
10. };
11. child-node2{
12. };
13. };
14. node2{
15. an-empty-property;
16. a-cell-property=<1234>;/*eachnumber(cell)isauint32*/
17. child-node1{
18. };
19. };
20. };

上述.dts文件并没有什么真实的用途，但它基本表征了一个Device Tree源文件的结构：1个root结点"/"；
root结点下面含一系列子结点，本例中为"node1" 和 "node2"；结点"node1"下又含有一系列子结点，本例中为"child-node1" 和 "child-node2"；各结点都有一系列属性。这些属性可能为空，如" an-empty-property"；可能为字符串，如"a-string-property"；可能为字符串数组，如"a-string-list-property"；可能为Cells（由u32整数组成），如"second-child-property"，可能为二进制数，如"a-byte-data-property"。下面以一个最简单的machine为例来看如何写一个.dts文件。假设此machine的配置如下：

1个双核ARM Cortex-A9 32位处理器；ARM的local bus上的内存映射区域分布了2个串口（分别位于0x101F1000 和 0x101F2000）、GPIO控制器（位于0x101F3000）、SPI控制器（位于0x10170000）、中断控制器（位于0x10140000）和一个external bus桥；External bus桥上又连接了SMC SMC91111 Ethernet（位于0x10100000）、I2C控制器（位于0x10160000）、64MB NOR Flash（位于0x30000000）；External bus桥上连接的I2C控制器所对应的I2C总线上又连接了Maxim DS1338实时钟（I2C地址为0x58）。

其对应的.dts文件为：

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1. /{
2. compatible="acme,coyotes-revenge";
3. #address-cells=<1>;
4. #size-cells=<1>;
5. interrupt-parent=<&intc>;
7. cpus{
8. #address-cells=<1>;
9. #size-cells=<0>;
10. cpu@0{
11. compatible="arm,cortex-a9";
12. reg=<0>;
13. };
14. cpu@1{
15. compatible="arm,cortex-a9";
16. reg=<1>;
17. };
18. };
20. serial@101f0000{
21. compatible="arm,pl011";
22. reg=<0x101f00000x1000>;
23. interrupts=<10>;
24. };
26. serial@101f2000{
27. compatible="arm,pl011";
28. reg=<0x101f20000x1000>;
29. interrupts=<20>;
30. };
32. gpio@101f3000{
33. compatible="arm,pl061";
34. reg=<0x101f30000x1000
35. 0x101f40000x0010>;
36. interrupts=<30>;
37. };
39. intc:interrupt-controller@10140000{
40. compatible="arm,pl190";
41. reg=<0x101400000x1000>;
42. interrupt-controller;
43. #interrupt-cells=<2>;
44. };
46. spi@10115000{
47. compatible="arm,pl022";
48. reg=<0x101150000x1000>;
49. interrupts=<40>;
50. };
52. external-bus{
53. #address-cells=<2>
54. #size-cells=<1>;
55. ranges=<000x101000000x10000//Chipselect1,Ethernet
56. 100x101600000x10000//Chipselect2,i2ccontroller
57. 200x300000000x1000000>;//Chipselect3,NORFlash
59. ethernet@0,0{
60. compatible="smc,smc91c111";
61. reg=<000x1000>;
62. interrupts=