设备树的二三事

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一、设备树是什么？

设备树是一种描述计算机特定硬件设备信息的数据结构，以便于操作系统的内核可以管理和使用这些硬件，包括CPU、内存、总线、中断控制器等。描述设备树的文件叫做 DTS，这个 DTS 文件采用树形结构描述板级设备，也就是开发板上的设备信息。设备树文件可以通过设备树编译器（DTC）编译成二进制文件（DTB），供内核使用。Linux内核使用DTS和DTB来描述嵌入式设备的硬件结构。DTS是机器可读的文本文件，其中包含设备树的节点和属性，DTB是由DTS编译器生成的二进制文件。在Linux内核启动时，会使用bootloader将DTB加载到内存中，并在内核启动时将DTB解析成设备树形式，会解析设备树中各个节点的信息，并且在根文件系统的/proc/device tree 目录下根据节点名字创建不同文件夹。

二、更新设备树操作

在设备树中，节点和属性都是用DTS语言编写的。我们可以仿照着其他已经写好的程序仿写。如果想好好学习驱动开发的话可以深入学习，像系统调度，内核裁剪都是很热门的方向。
我就是为了实现相应功能（扩充PWM输出引脚），所以没有深入了解。
打开原设备源文件扩展dts，在iomuxc 节点下添加引脚信息，向PWM节点追加内容（我这里是增加了PWM输出功能。需要指定输出引脚节点，设置时钟），屏蔽掉其他复用IO。再打开设备树头文件dtsi，描述外部内设信息，根据系统需要添加引脚信息。
将编译出来的 Linux 镜像文件 zImage 和设备树文件放在NFS挂载共享文件夹中，启动Linux内核。
注：

1. DTS是一个用于描述嵌入式硬件的语言，经过编译后可以得到二进制的DTB文件。DTS文件包含了设备树的节点和属性，用于描述嵌入式设备的硬件结构和属性。
2. DTSI文件是一个头文件格式的文件，用于存储设备树节点和属性的公共部分，并可以在其他DTS文件中包含这个文件。这种方式使得DTS文件可以重用一些公共的设备树节点和属性定义，从而简化了设备树文件的编写和维护。
3. DTC是一个用于将DTS文件编译成DTB二进制文件的工具。
4. DTB是经过DTC编译后的二进制设备树文件，它描述了硬件平台上所有的硬件设备的信息，并在Linux内核启动时从引导程序中加载。

三、代码实现

此处是我实现PWM输出的伪代码

&pwm3 {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_pwm3>;
	clocks = <&clks IMX6UL_CLK_PWM3>,
	<&clks IMX6UL_CLK_PWM3>;
	status = "okay";
};

四、为什么要使用设备树

设备树的主要作用是在不改动Linux内核的情况下，对不同的平台实现无差异的支持，只需更换相应的设备树源文件（DTS）即可。设备树文件描述了设备的结构和属性，包括设备节点、寄存器地址、中断信息等。

使用设备树具有以下优势：

1. 可移植性好：设备树可以描述硬件设备的结构和属性，从而使得嵌入式系统的驱动程序更加具有可移植性，可以在不同的平台、不同的SOC上使用相同的驱动程序。
2. 软件与硬件分离：设备树将硬件设备的结构和属性描述从内核空间分离出来，使得嵌入式系统开发过程中，软件和硬件开发可以并行进行，方便软硬件团队之间的协作。
3. 系统配置灵活：设备树允许系统构建者在不改变内核源代码的情况下，动态更新硬件设备的配置信息，能够提高软件开发和调试的效率。
4. 设备驱动开发方便：设备树将硬件设备的应用接口、中断和DMA信息等全部包含在内，驱动程序开发者可以通过使用设备树中的信息来快速开发驱动程序。
5. 系统启动更快：传统的Linux内核启动时需要通过读取ATAG结构体等方式获取硬件信息，开销较大，而使用设备树可以快速地获取硬件信息并进行设备驱动程序的加载，能够提高系统启动的速度。

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总结

总的来说，使用设备树可以使得嵌入式系统开发更加灵活、方便和效率化，降低硬件开发成本，提高软硬件协作的效率。