DTS简介

在Linux内核早期的时候，每个嵌入式系统的板载信息(总线，设备的寄存器地址等)都是Hardcode在arch/<cpu>/match-xxx/board-xxx.c之类的文件中，即必须存在这样的C文件，里面定义了板子上的硬件的地址等信息，这样做会造成很多很多的大量相似的没多少用的重复代码；为了解决这个问题，而引入了DTS(device tree source)
DTS即Device Tree Source 设备树源码， Device Tree是一种描述硬件的数据结构，它起源于 OpenFirmware (OF)
本质上，Device Tree改变了原来用hardcode方式将HW 配置信息嵌入到内核代码的方法，改用Bootloader传递一个DB的形式。
每个嵌入式系统的描述硬件信息的DTS文件存放在arch/<cpu>/boot/dts/目录下，比如mediatek 的mt7622-rfb1.dts位于linux-5.4.6/arch/arm64/boot/dts/mediatek/ 目录下

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

#include "mt7622.dtsi"
#include "mt6380.dtsi"

/ {
    model = "MediaTek MT7622 RFB1 board";
    compatible = "mediatek,mt7622-rfb1", "mediatek,mt7622";

    aliases {
        serial0 = &uart0;
    };

    chosen {
        stdout-path = "serial0:115200n8";
        bootargs = "earlycon=uart8250,mmio32,0x11002000 swiotlb=512";
    };

    cpus {
        cpu@0 {
            proc-supply = <&mt6380_vcpu_reg>;
            sram-supply = <&mt6380_vm_reg>;
        };

        cpu@1 {
            proc-supply = <&mt6380_vcpu_reg>;
            sram-supply = <&mt6380_vm_reg>;
        };
    };

DTS文件编译加载流程

如果要使用Device Tree，首先用户要了解自己的硬件配置和系统运行参数，并把这些信息组织成Device Tree source file；通过DTC（Device Tree Compiler），可以将的Device Tree Source file变成适合机器处理的Device Tree Binary File（DTB，Device Tree Blob）；在系统启动的时候，Bootloader可以将保存在FLASH中的DTB copy到内存，并把DTB的起始地址传递给kernel
dts文件编译加载流程如下图所示：

dts编译加载流程.png

DeviceTree 不需要描述所有的硬件信息，那些可以动态探测到的设备是不需要描述的，例如USB device，不过对于SOC上的Usb Hostcontroller，它是无法动态识别的，需要在Device Tree中描述；同样的道理，在Computer System中，PCI Device可以被动态探测到，不需要在Device Tree中描述，但是PCI Bridge如果不能被探测，所以需要描述

DeviceTree 相关文件描述：
dts：DT源文件称为dts文件，是ASCII格式文本文件，一般一个dts文件对应一个Machine，ARM架构下dts文件存放于arch/arm/boot/dts/目录下

dtsi：多个Machine/SoC公用的dt文件，i代表includedtc；
dtsi和C语言的头文件类似，.dtsi也可以include其他的.dtsi，譬如几乎所有的ARM SoC的.dtsi都引用了skeleton.dtsi，即#include"skeleton.dtsi“或者 /include/ "skeleton.dtsi"

dtb：DeviceTree Blob，由dtc编译dts文件生成的二进制目标文件

dt.img：多个dtb文件打包形成dt.img，以适配多个Machine，dts/dtb的结构是标准化的，dt.img有头信息和多个dtb组成，因为没有统一的标准，不同的厂商头信息可能是不同的

DTS文件构成

dts_struct.jpg

Device Tree的基本单元是node，这些node被组织成树状结构，除了root node，每个node都只有一个parent；一个device tree文件中只能有一个root node

• root node的node name是确定的，必须是“/”
• 每个node中包含了若干的 property/value 来描述该node的一些特性。
• 每个node用节点名字（nodename）标识，节点名字的格式是node-name@unit-address。
  如果该node没有reg属性（后面会描述这个property），那么该节点名字中必须不能包括@和unit-address；unit-address的具体格式是和设备挂在那个bus上相关，例如对于cpu，其unit-address就是从0开始编址，以此加一；而具体的设备，例如以太网控制器，其unit-address就是寄存器地址
  正常情况下所有的dts文件以及dtsi文件都含有一个根节点”/”,Device Tree Compiler会对DTS的node进行合并，最终生成的DTB中只有一个 root node.

DTS 常见Node和常见属性

Chosen Node

chosen {
    stdout-path = "serial0:115200n8";
    bootargs = "earlycon=uart8250,mmio32,0x11002000 swiotlb=512";
};

chosen node 主要用来描述由系统指定的runtime parameter，它并没有描述任何硬件设备节点信息。原先通过tag list传递的一些linux kernel运行的参数，可以通过chosen节点来传递。如command line可以通过bootargs这个property来传递。如果存在chosen node，它的parent节点必须为“/”根节点。

Aliases Node

aliases {
    serial0 = &uart0;
};
uart0: serial@11002000 {
    compatible = "mediatek,mt7622-uart",
             "mediatek,mt6577-uart";
    reg = <0 0x11002000 0 0x400>;
    interrupts = <GIC_SPI 91 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
    clocks = <&topckgen CLK_TOP_UART_SEL>,
         <&pericfg CLK_PERI_UART0_PD>;
    clock-names = "baud", "bus";
    status = "disabled";
};
&uart0 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&uart0_pins>;
    status = "okay";
};

aliases node用来定义别名，类似C++中引用。上面是一个在.dtsi中的典型应用，当使用uart0时，也即使用serial@11002000，使得引用节点变得简单方便。例：当.dts include 该.dtsi时，将uart0的status属性赋值为okay，则表明该主板上的serial@11002000处于enable状态；反之，status赋值为disabled，则表明该主板上的serial@11002000处于disable状态。

Memory Node

memory {
    reg = <0 0x40000000 0 0x20000000>;
};

对于memory node，device_type必须为memory，由之前的描述可以知道该memory node是以0x00000000为起始地址，以0x80000000为结束地址的1GB的空间。
其中的reg 属性：
reg的组织形式为reg = <address1 length1 [address2 length2][address3 length3] ... >，其中的每一组address length表明了设备使用的一个地址范围。address为1个或多个32位的整型（即cell），而length则为cell的列表或者为空（若#size-cells = 0）。address和length字段是可变长的，父结点的#address-cells和#size-cells分别决定了子结点的reg属性的address和length字段的长度。

Compatible 属性

/ {
    model = "MediaTek MT7622 RFB1 board";
    compatible = "mediatek,mt7622-rfb1", "mediatek,mt7622";

    aliases {
        serial0 = &uart0;
    };

compatible属性为string list，用来将设备匹配对应的driver驱动，优先级为从左向右。即compatible实现了原先内核版本3.x之前，platform_device中.name的功能
上述.dts文件中，root结点"/"的compatible 属性mediatek,mt7622-rfb1", "mediatek,mt7622;定义了系统的名称，它的组织形式为：<manufacturer>,<model>，Linux内核透过root结点"/"的compatible 属性即可判断它启动的是什么machine

Interrupts 属性

scpsys: scpsys@10006000 {
    compatible = "mediatek,mt7622-scpsys",
             "syscon";
    #power-domain-cells = <1>;
    reg = <0 0x10006000 0 0x1000>;
    interrupts = <GIC_SPI 165 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>,
             <GIC_SPI 166 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>,
             <GIC_SPI 167 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>,
             <GIC_SPI 168 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
    infracfg = <&infracfg>;
    clocks = <&topckgen CLK_TOP_HIF_SEL>;
    clock-names = "hif_sel";
};

<>中第一个u32表示中断类型，第二个是中断号，第三个是中断触发条件
若子节点使用到中断(中断号、触发方法等等)，则需用interrupt属性来指定，该属性的数值长度受中断控制器中#inrerrupt-controller值③控制，即interrupt属性<>中数值的个数为#inrerrupt-controller的值；本例中#inrerrupt-controller=<2>，因而④中interrupts的值为<0x3d 0>形式，具体每个数值的含义由驱动实现决定。

Ranges属性

 power-domains = <&scpsys MT7622_POWER_DOMAIN_HIF0>;
 bus-range = <0x00 0xff>;
 ranges = <0x82000000 0 0x20000000 0x0 0x20000000 0 0x10000000>;
 status = "disabled";

 pcie0: pcie@0,0 {
     reg = <0x0000 0 0 0 0>;
     #address-cells = <3>;
     #size-cells = <2>;
     #interrupt-cells = <1>;
     ranges;
     status = "disabled";

ranges属性为地址转换表，这在pcie中使用较为常见，它表明了该设备在到parent节点中所对用的地址映射关系。ranges格式长度受当前节点#address-cell、parent节点#address-cells、当前节点#size-cell所控制。顺序为ranges=<前节点#address-cell, parent节点#address-cells , 当前节点#size-cell。
注：对于相同名称的节点，dtc会根据定义的先后顺序进行合并，其相同属性，取后定义的那个。