第 2 课 - 输入（按键）控制输出（LED）-设备树

在第一课中学习了如何安装NCS开发环境，以及如何新建一个工程，还有如何构建和下载到开发板。并运行了官方的LED闪烁例程。
设备树

我们继续跟着官方开发者学院的教程来学习第二课的课程。官方课程包含了以下几个知识点：

设备树
设备驱动模型
GPIO的通用API

个人觉得设备树应该算一个难点，因为对于没有接触过linux驱动开发的人员来说是一个全新的知识点。
设备树是一种树状结构。文件格式是*.dts
下面是一个示例 DTS 文件：

1. /dts-v1/;
3. / {
4.     aliases {
5.         serial0 = &uart0;    // 别名 serial0 指向标签 uart0
6.     };
8.     soc {
9.         uart0: serial@ff000000 {  // 节点名称 serial@ff000000，标签 uart0
10.             compatible = "ns16550a";
11.             reg = <0xff000000 0x1000>;
12.         };
13.     };
14. };

复制代码

设备树中有几个概念一定要搞清楚：节点名称，标签，别名和属性.
1. 节点名称（Node Name）

• 定义：每个设备树节点的唯一标识，通常由两部分组成：类型和地址（或其他标识符），格式为 @
  

示例：uart@ff000000 表示一个位于地址 0xff000000 的 UART 设备。

• 作用：唯一标识同一父节点下的子节点。
  

内核通过节点名称匹配驱动（结合 compatible 属性）。

• 规则：同一父节点下的子节点名称必须唯一。
  

地址部分（@ 后内容）可省略，但需保证名称唯一（如 i2c 控制器可能无需地址）。

2. 标签（Label）

• 定义：在节点定义前附加的符号，用于在设备树中方便地引用该节点，语法为 :
  

示例：uart0: serial@ff000000，标签 uart0 可被其他部分通过 &uart0 引用。

• 作用：简化节点引用，避免冗长的路径（如 /soc/serial@ff000000）。
  提高设备树源文件（.dts）的可读性和维护性。
  
• 规则：标签在整个设备树中必须唯一。
  

编译后（生成 .dtb 文件），标签会被替换为节点的全路径或 phandle，不会保留。
3. 别名（Aliases）

• 定义：在 aliases 节点中定义的全局简短名称，语法为  = &。
  

示例：aliases { serial0 = &uart0; }，通过 serial0 别名引用标签 uart0 对应的节点。

• 作用：提供稳定的设备标识符（如系统可能依赖 serial0 作为默认控制台）。
  运行时可通过别名快速查找设备（如内核使用 of_alias_get() 获取节点）。
  
• 规则：别名在 aliases 节点中定义，每个别名全局唯一。
  别名通常与标签结合使用，指向具体节点。
  

对比与关系

特性节点名称标签别名唯一性同一父节点下唯一全局唯一全局唯一语法@:node{...}aliases { name = &label; }编译后保留是否（替换为路径或 phandle）是（保留在 .dtb 中）主要用途节点标识与驱动匹配设备树内部的便捷引用运行时通过名称访问设备总结

• 节点名称是硬件的唯一标识符。
  
• 标签简化设备树内部的引用，提高可读性。
  
• 别名提供全局的友好名称，用于运行时访问设备。
  

设备树的 绑定（Bindings）

设备树的 绑定（Bindings） 是描述设备树节点如何与硬件或驱动匹配的规范，通常以 YAML 文件 的形式定义。这些文件标准化了设备树节点的属性、约束和兼容性要求，帮助开发者正确描述硬件，并确保内核驱动能够正确匹配设备。以下是设备树绑定的核心概念和 YAML 文件的详细说明：
1. 绑定文件的作用

• 定义节点规范： 规定某个设备树节点（如传感器、外设控制器）需要哪些属性、子节点，以及它们的格式。
  
• 驱动匹配：通过 compatible 属性将设备树节点与内核驱动关联。
  
• 验证设备树：使用工具（如 dt-validate 和 dt-schema）检查设备树是否符合绑定的约束。
  

2. YAML 绑定文件的结构

一个典型的绑定文件包含以下部分：

• 兼容性标识（compatible）
  定义设备节点的兼容性字符串，用于匹配驱动。
  

示例：

1. compatible:
2.   - const: "vendor,device-id"  # 必须的兼容性字符串
3.   - enum:                      # 可选的其他兼容性字符串
4.       - "vendor,device-v2"
5.       - "vendor,device-legacy"

复制代码

• 属性（properties）
  规定节点必须或可选的属性及其约束（类型、范围、描述等）。
  

1. properties:
2.   reg:
3.     description: "寄存器地址和长度"
4.     type: array
5.     items:
6.       - description: "基地址"
7.         type: int
8.       - description: "长度"
9.         type: int
10.   clock-frequency:
11.     description: "时钟频率（Hz）"
12.     type: int
13.     default: 1000000  # 默认值（可选）

复制代码

• 子节点（child nodes）
  定义子节点的要求和结构。
  

1. patternProperties:
2.   "^gpio-[a-z0-9]+$":  # 正则匹配子节点名称（如 gpio-led）
3.     type: object
4.     properties:
5.       label:
6.         type: string
7.       pin:
8.         type: int

复制代码

• 必需字段（required）
  标记必须存在的属性或子节点。
  

1. required:
2.   - reg
3.   - interrupts

复制代码

• 示例（examples）
  提供合法的设备树节点示例。
  

示例：

1. examples:
2.   - |
3.     mydevice@0 {
4.         compatible = "vendor,device-id";
5.         reg = <0x1000 0x100>;
6.         interrupts = <1 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>;
7.     };

复制代码

• 完整的 YAML 绑定示例
  

1. # 绑定文件：vendor,device-id.yaml$schema: http://devicetree.org/meta-schemas/core.yaml#title: Vendor Device Bindingdescription: >  Documentation for Vendor's XYZ Device.compatible:  - const: "vendor,device-id"properties:  reg:    description: "寄存器地址和长度"    type: array    items:      - description: "基地址"        type: int      - description: "长度"        type: int    minItems: 1    maxItems: 2  clock-frequency:    description: "设备时钟频率（Hz）"    type: int    default: 1000000  interrupt-names:    type: string    enum: [ "tx", "rx", "error" ]required:
2.   - reg
3.   - interruptsexamples:  - |    // 合法节点示例    device@1000 {        compatible = "vendor,device-id";        reg = ;        interrupts = ;        clock-frequency = ;    };

复制代码

来源：程序园用户自行投稿发布，如果侵权，请联系站长删除
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！