68.range属性

简单来说,ranges 是一个地址转换表(Address Translation Table)

它的作用是:告诉内核,如何从"CPU 的视角"去访问"子总线(Bus)下面的设备"。

1. 为什么要转换?(核心痛点)

在嵌入式系统中,CPU 并不直接连接所有的外设。外设通常挂载在各种总线(Bus)上。

  • 子设备的世界: 设备自己认为自己在地址 0x0

  • CPU 的世界: CPU 看到的这个设备可能在物理地址 0x40000000

如果没有 ranges,CPU 就不知道该往哪里读写才能操作这个设备。ranges 就像一个桥梁,把子设备的局部地址映射到 CPU 的全局物理地址空间。

2. ranges 的语法格式

ranges 属性通常出现在父节点(通常是表示总线的节点,如 /soc/pcie)中。它的值是一个数字列表,格式如下:

<Child-Bus-Address Parent-Bus-Address Length>

这三个部分构成了"地址映射三元组":

  1. Child-Bus-Address (子总线地址):子设备自己在总线上的起始地址。

  2. Parent-Bus-Address (父总线地址):CPU(或父总线)看到的起始地址。

  3. Length (长度):这段映射区域的大小。

注意 :这三个字段的具体长度(由几个 32-bit 数组成)分别由子节点的 #address-cells、父节点的 #address-cells 和子节点的 #size-cells 决定。

3. 举例说明(由浅入深)

情况 A:带偏移的映射(最标准用法)

假设有一个自定义总线 mybus,挂在它下面的设备从 0x0 开始编址,但实际在 CPU 看来,这段空间在 0x10000000

cpp 复制代码
/ {
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;

    mybus@10000000 {
        compatible = "simple-bus";
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;

        /* 重点在这里 */
        /* 子地址 0x0  映射到  父地址 0x10000000  长度 0x1000 */
        ranges = <0x0 0x10000000 0x1000>;

        /* mybus 下面的设备 */
        gpio@0 {
            compatible = "ns16550";
            reg = <0x0 0x100>;  // 设备说自己在 0x0
        };
    };
};
  • 解析: 当内核驱动想要访问这个 gpio 时,它读到 reg = <0x0 0x100>

  • 转换: 内核查看父节点的 ranges,发现 0x0 对应父地址 0x10000000

  • 结果: CPU 最终访问的物理地址是 0x10000000

情况 B:空 ranges (Identity Mapping,1:1 映射)

这是我们在 ARM SoC 的设备树中最常见 的写法。如果父子地址空间是完全一致的(也就是说,硬件上没有进行特殊的地址重映射),我们可以留空 ranges

cpp 复制代码
ranges;
  • 含义: 子总线的地址空间 = 父总线的地址空间。

  • 例子: 大多数 ARM SoC 内部的 AHB/APB 总线都是直接映射到 CPU 寻址空间的,不需要转换,所以经常看到空的 ranges

情况 C:没有 ranges 属性

如果一个总线节点完全没有 ranges 属性。

  • 含义: 这是一个隔离的总线。CPU 无法直接通过内存读写(MMIO)来访问该总线下的设备。

  • 场景: 这种通常用于像 I2C 控制器这样的节点。I2C 设备挂在控制器下面,但 CPU 不能直接通过物理内存地址去读写 I2C 设备的寄存器,必须通过 I2C 驱动协议来通信。

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