设备树与pinctrl子系统 2025-10-06

设备树是用于描述一切硬件（包括cpu 内存外设等）

DTS、DTB和DTC

DTS 是设备树源码文件；(.主要包括 .dts和 .dtsi这两种源文件类型)
DTC是编译工具；
DTB是编译后得到的二进制文件。

.dtbo是动态设备树:在运行时动态地修改系统的基础设备树（DTB），而无需重新编译内核或基础设备树本身（这里是linux中，其他系统如android我不太了解不敢说）
dtbo二进制文件的源码文件也是由.dts文件编译而出，语法有些许不同。
（在rk系列的板子上使用那个动态设备树是在/boot/uEnv/uEnv.txt(软链接)下规定的）（我手上这个板子上是，不同的板子可能不同）

基本原则

设备树可以将一款SOC他的其他所有设备/平台的共有的信息提出来，作为一个通用的.dtsi文件。编译那个是通过makefile中设置（会根据芯片选）
是从"/"根节点开始的，从这里描述设备信息
多个文件下的“/”根节点的内容会合并成一个根节点
根节点外的& 开始的语句是“追加”：如果没有就追加、有就覆盖
节点名字，完整的要求 node-name@unit-address
通常是label:node-name@unit-address
前面是标签，后面是名字，“node-name”是节点名字，为 ASCII 字符串，节点名字应该能够清晰的描述出节点的功能。unit-address：一般是外设寄存器的起始地址，有时候是I2C的设备地址，或者其他含义。如果某个节点没有地址或者寄存器的话“unit-address”可以不要，比如“cpus”、“cpu@0”。
label 的目的就是为了方便访问节点，&label就是前面提到的追加
节点嵌套子节点，系统在启动的时候内核会读取设备树，会生成对应的路径（非常有linux一切皆文件的感觉）（在根文件系统的/proc/device/tree 目录下根据节点名字创建不同文件夹）

属性

// 文件: my-board.dts
/dts-v1/;
#include "imx8mp.dtsi" // 包含芯片通用定义，多个根节点内容将合并

/ {
    // 合并后的根节点
    model = "My Company i.MX8MP Development Board";
    compatible = "mycompany,imx8mp-myboard", "fsl,imx8mp"; // 板子兼容性标识

    // 板级内存配置
    memory@40000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x40000000 0x80000000>; // 2GB RAM
    };

    // 使用 & 引用并追加/覆盖节点，对应你总结的第4点
    &uart1 {
        status = "okay"; // 覆盖为启用，因为板子上用这个串口做调试输出
    };
};

// 板子上扩展的一个I2C温度传感器
&i2c1 { // 假设i2c1控制器已在imx8mp.dtsi中定义
    temperature-sensor@48 {
        compatible = "ti,tmp75"; // 驱动匹配的关键！
        reg = <0x48>; // I2C从设备地址，对应你总结的第5点
    };
};

开始

概念	作用与含义	实际应用场景
`/dts-v1/;`	版本声明：指定设备树源文件（.dts）遵循的语法规范版本。	通常写在.dts文件的第一行，确保编译器能正确解析后续的语法。
`model`属性	板卡标识：以字符串形式描述具体硬件平台的型号或名称，如`"My Company i.MX8MP Development Board"`。	帮助内核或开发人员识别正在运行的具体是哪一款板卡。
总线与设备节点位置	节点在设备树中的位置决定了它是什么设备类型（如 `platform_device`, `i2c_client`）。	`temperature-sensor@48`位于 `&i2c1`节点下，所以它是I2C设备，而非Platform设备。

compatible

compatible 属性也叫做“兼容性”属性，是一个字符串列表。通过在内核中（从前往后）匹配用于将设备和驱动绑定起来。一个compatible是可以放多个属性的。

compatible 属性值的一般格式

"manufacturer,model"

其中 manufacturer 表示厂商，model 一般是模块对应的驱动名字。
对应的驱动：
（一般驱动程序文件都会有一个 OF 匹配表，此 OF 匹配表保存着一些 compatible 值，如果
设备节点的 compatible 属性值和 OF 匹配表中的任何一个值相等，那么就表示设备可以使用这个驱动。）

//platform虚拟总线驱动框架 代码截取
//（4）如果使用设备树 写匹配列表 就是上面的xxx_of_match
static const struct of_device_id xxx_of_match[] = {
    {.compatible="xxx-gpio"},
    {/*Sentinel*/}
};

# address-cells 和# size-cells 属性

首先要明确这两个属性是给子节点设置的（可以用在任何拥有子节点的设备中）

定义子节点 reg属性的格式，即地址和长度各用几个32位数表示。
address-cells决定了子节点 reg属性中地址信息所占用的字长(32 位)
size-cells属性值决定了子节点 reg 属性中长度信息所占的字长(32 位)

reg 属性

reg 属性的值一般是(address，length)对，reg 属性一般用于描述设备地址空间资源信息或者设备地址信息，比如某个外设的寄存器地址范围信息，或者 IIC器件的设备地址等。
举例：

reg = <0x0 0xfd890000 0x0 0x100>;

uart0 节点描述了 rk3588 系列芯片的 UART0 相关信息，重点是第 10 行的 reg 属性，reg属性中“0x0 0xfd890000”这是 UART0 设备的基地址。这里使用了两个 32 位值来表示地址，这是因为#address-cells 被设置为<2>，意味着地址由两个 cells 组成。所以，UART0 的基地址是 0x00000000fd890000。“0x0 0x100”这描述了设备的大小。这里使用了两个 32 位值来表示大小，但实际上第二个值 0x100（即 256 字节）是有效的，因为#size-cells 被设置为<2>，但第一个值 0x0 通常应该是 0，表示大小只由一个 cell 组成。所以，UART0 设备的大小是0x100（即 256 字节）。查阅《Rockchip RK3588 TRM-Part1》可知，RK3588 芯片的 UART0 寄存器首地址为 0xfd890000，长度为 64KB，但是 UART0 的寄存器远远用不了 64KB，0X100 完全够了，根据此获取 UART0 寄存器首地址。

status属性

值	描述
"okay"	表明设备是可操作的。
"disabled"	表明设备当前不可操作，但未来可能变为可操作（例如热插拔设备插入后）。具体含义需参考设备绑定文档。
"fail"	表明设备不可操作，且检测到一系列错误，不大可能恢复可操作状态。
"fail-sss"	含义与 "fail" 相同，其中 "sss" 部分表示具体的错误内容。

pinctrl子系统

（在嵌入式系统和芯片手册的语境中，“pin”通常指的就是芯片上物理的“引脚”，也就是芯片外部那些看得见摸得着的金属接触点）

软件通过写入配置寄存器（如模式、方向、上拉/下拉寄存器）来设定引脚的功能（输入/输出）、工作模式（如推挽/开漏）和电气特性（如上拉电阻）

pinctrl子系统源自驱动分离与分层思想，其主要是在设备树上做响应操作，使用其可减少内核驱动.c文件的编写复杂程度。

//不看这段
正常来讲我们对引脚设置在两个方面：
（1）设置PIN的复用功能。
（2）如果PIN复用为GPIO功能，设置GPIO相关属性；如果是其他总线功能对应使用。

pinctrl子系统主要工作内容：

获取设备树中pin信息
根据获取到的pin信息来设置pin的复用功能
根据获取到的pin信息来设置pin的电气特性，如驱动能力

设备树里面设置好某个 pin 的相关属性即可，其他由内核源码（在drivers/pinctrl下）

这里写个MX6ULL中的例子（rk上的例子不清晰）

//imx6ull-alientek-emmc.dts
//其中的iomuxc节点

&iomuxc {
    // 为第 0 组状态命名为 "default"
    //当驱动加载时，可以通过名字（如 "default"）来切换不同的引脚状态（例如，设备休眠时切换到一种省电的引脚状态）
    pinctrl-names = "default";
    //表示将 pinctrl_hog_1这个组（即 hoggrp-1）作为第 0 组状态（pinctrl-0）的配置
    pinctrl-0 = <&pinctrl_hog_1>;
    //子节点
    imx6ull-evk
    //引脚配置组
    {
        pinctrl_hog_1:hoggrp-1
        {
            //平台,引脚=<>
            fsl,pins=<
               MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19 0x17059
               ... 
            >;
        };
        ...
    }
};

//为了更好理解 模拟的案例
&fec1 { // 这是以太网控制器节点
    pinctrl-names = "default", "sleep"; // 第1步：声明本设备支持两种状态，名字分别为 "default" 和 "sleep"
    pinctrl-0 = <&pinctrl_eth1_default>; // 第2步：状态 "default" 对应 eth1defaultgrp 配置组
    pinctrl-1 = <&pinctrl_eth1_sleep>;   // 第2步：状态 "sleep" 对应 eth1sleepgrp 配置组
    phy-mode = "rmii";
    status = "okay";
    // ... 其他属性
};

MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19这个宏定义是依靠厂商写的内核pinctrl子系统中的相关头文件（可能有嵌套）

MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19 0x17059

-> ；0x17059是电气特性

#define MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19 0x0090 0x031C 0x0000 0x5 0x0

-> NXP 官方在头文件中定义的(寄存器)固定格式？

<mux_reg conf_reg input_reg mux_mode input_val>

dtbo示例

/dts-v1/;
/plugin/;

/ {
    fragment@0 {
        target = <&i2c0>;

        __overlay__ {
            status = "okay";
            pinctrl-names = "default";
            pinctrl-0 = <&i2c0m1_xfer>;
        };
    };
};

设备树与pinctrl子系统 2025-10-06