Linux 设备树在 i.MX6U 上的应用与详解

在嵌入式 Linux 系统中，设备树（Device Tree）已成为一种重要的描述硬件信息的方式。对于 i.MX6U 系列处理器而言，设备树的使用能够极大地提高硬件的可移植性和可维护性。本文将深入探讨 Linux 设备树在 i.MX6U 上的应用，包括设备树的基本概念、结构、编译以及如何在 i.MX6U 上进行配置和使用。

二、设备树的概念与作用

1.设备树的定义

设备树是一种数据结构，用于描述硬件设备的信息，包括处理器、内存、外设等。它以树形结构组织，每个节点代表一个硬件设备或硬件功能模块。
设备树的描述语言是一种特定的文本格式，通常以 .dts（设备树源文件）和 .dtb（设备树二进制文件）的形式存在。

2.设备树的作用

硬件抽象：将硬件与软件分离，使得操作系统内核可以在不了解具体硬件细节的情况下进行启动和运行。通过设备树，内核可以根据硬件的实际配置进行相应的初始化和资源分配。
可移植性：不同的硬件平台可以使用相同的内核代码，只需提供不同的设备树文件。这样大大提高了软件的可移植性，减少了开发和维护的工作量。
动态配置：在系统运行时，可以通过修改设备树的内容来实现硬件的动态配置和重新配置。例如，可以添加或删除设备、修改设备的属性等。

三、i.MX6U 设备树的结构

1.根节点

在 i.MX6U 的设备树中，根节点通常以 / 表示。根节点包含了整个系统的基本信息，如模型名称、兼容属性等。
例如：

bash 复制代码

 / {
         model = "Freescale i.MX6U Board";
         compatible = "fsl,imx6ull", "fsl,imx6ul";
     };

2.子节点

根节点下可以有多个子节点，每个子节点代表一个硬件设备或功能模块。子节点可以进一步包含子节点，形成层次结构。
例如，对于 i.MX6U 的 UART 设备，可以有以下节点结构：

3.属性

每个节点可以包含多个属性，用于描述设备的具体特征和配置信息。属性的名称和值可以根据设备的类型和需求进行定义。
例如，上述 UART 节点中的 compatible 属性表示该设备与哪些内核驱动兼容，reg 属性表示设备的寄存器地址范围，clocks 属性表示设备使用的时钟源等。

四、设备树的编译与加载

1.编译设备树

在 Linux 开发环境中，通常使用设备树编译器（DTC，Device Tree Compiler）将设备树源文件（.dts）编译为设备树二进制文件（.dtb）。
例如，可以使用以下命令编译设备树：

bash 复制代码

dtc -I dts -O dtb -o imx6ull.dtb imx6ull.dts

2.加载设备树

在启动 Linux 系统时，内核会自动加载设备树二进制文件。可以通过引导加载程序（如 U-Boot）将设备树文件传递给内核。
在 U-Boot 中，可以使用以下命令设置设备树文件的路径：

setenv fdt_file imx6ull.dtb

五、在 i.MX6U 上配置设备树

1.设备节点的添加和修改

根据实际硬件需求，可以在设备树中添加新的设备节点或修改现有节点的属性。例如，如果系统中添加了一个新的外设，可以在设备树中添加相应的节点描述。
注意要确保新添加的节点与内核中的驱动程序兼容，并且属性的设置正确。

2.时钟配置

i.MX6U 的设备树中可以配置各种时钟源和时钟分频器，以满足不同设备的时钟需求。需要根据硬件的实际连接和时钟要求进行正确的配置。
例如，可以通过设置 clocks 属性和相关的时钟节点来配置设备的时钟。

3.中断配置

对于需要中断的设备，需要在设备树中正确配置中断号和中断类型。i.MX6U 使用通用中断控制器（GIC）来管理中断，设备树中的 interrupts 属性用于描述设备的中断连接。
例如，可以设置 interrupts = <GIC_SPI 26 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH> 表示设备使用 GIC 的 SPI 中断 26，中断类型为高电平触发。

六、设备树与内核驱动的交互

1.驱动匹配

内核中的设备驱动程序通过设备树中的 compatible 属性来识别和匹配相应的硬件设备。当内核启动时，会遍历设备树中的节点，查找与驱动程序兼容的设备。
驱动程序可以根据设备树中的属性进行初始化和资源分配，实现对硬件设备的操作。

2.设备资源获取

驱动程序可以从设备树中获取设备的寄存器地址、中断号、时钟源等资源信息。通过设备树提供的这些信息，驱动程序可以直接访问硬件设备，而无需了解具体的硬件连接细节。
例如，在驱动程序中可以使用 of_get_address、of_irq_get 等函数从设备树中获取设备的物理地址和中断号。

七、总结

Linux 设备树在 i.MX6U 上的应用为嵌入式系统的开发带来了很大的便利。通过设备树，可以实现硬件与软件的分离，提高系统的可移植性和可维护性。在实际开发中，需要深入理解设备树的结构和语法，正确地配置和编译设备树，以确保系统能够正常启动和运行。同时，要注意设备树与内核驱动的交互，确保驱动程序能够正确地识别和操作硬件设备。希望本文对大家在 i.MX6U 上使用 Linux 设备树有所帮助。