[嵌入式]Linux中Device Tree的由来

内核代码中，arch文件夹下，是各个架构相关的代码，arm也在里面。

arm子文件夹下，有mach-xxx的目录，就是针对各个芯片类型的，比如mach-imx就是imx系列的芯片。

再里面就是具体的芯片或SOC，比如mach-imx6ul.c，这就是使用iMX6UL或者iMX6uLL的芯片的内容。

最开始，内核里的这部分代码，在内核源码中，存在大量对板级细节信息描述的代码,?board specific函数。这些代码充斥在/arch/arm/plat-xxx和/arch/arm/mach-xxx目录，对内核而言这些platform设备、resource、i2c_board_info、spi_board_info以及各种硬件的platform_data绝大多数纯属垃圾冗余代码。

这样每款芯片，不同的板子，都要有相应的代码维护。

但这些代码和一些描述硬件信息的静态table，对内核来讲毫无意义，徒增臃肿，应该避免。

否则维护这些代码和merge这些改动，工作量大，容易冲突。

ARM也是个特例，不像Intel芯片架构固定和易于管理，ARM很多应用于嵌入式，而且使用了license IP的方式，让很多厂商加入ARM生态系统，但芯片厂商太多，就有越来越多的ARM平台的代码加入内核，每个厂商的周边硬件的设计又不同，就给内核代码维护带来麻烦。而这些代码中还会有大量重复。

在Linux kernel维护和release中，就出现了在merge windows中，对ARM相关部分的patch的merge，有一些conflicts要处理，虽然用邮件做了详细说明了改动内容和冲突如何结局，但这个pull request还是引起了争议：

2011年3月17日邮件中Linux原话：Gaah. Guys, this whole ARM thing is a f*cking pain in the ass.

于是乎，Open Firmware这个在PowerPC架构中使用的硬件描述语言就进入了视野：Flattened Device?Tree（FDT）。

Device Tree是一种描述硬件的数据结构，它起源于OpenFirmware (OF)。

kernel v2.6.23这个版本开始，drivers目录下多了一个of目录，of表示open firmware，里面存放device tree相关的处理。

2011年3月开始，内核在PowerPC、ARM等体系里正式使用设备树。

ARM内核版本3.x之后引入了原先在Power PC等其他体系架构已经使用的Flattened Device Tree。

以ARM为例，加入设备树的版本就是v3.1，在\arch\arm\boot\dts路径下，有各个芯片的dts文件。

在Linux 2.6中，ARM架构的板极硬件细节过多地被硬编码在arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx，采用Device Tree后，许多硬件的细节可以直接透过它传递给Linux，而不再需要在kernel中进行大量的冗余编码。

Device Tree由一系列被命名的结点（node）和属性（property）组成，而结点本身可包含子结点。所谓属性，其实就是成对出现的name和value。在Device Tree中，可描述的信息包括（原先这些信息大多被hard code到kernel中）：

- CPU的数量和类别

-? 内存基地址和大小

-? 总线和桥

-? 外设连接

-? 中断控制器和中断使用情况

-? GPIO控制器和GPIO使用情况

-? Clock控制器和Clock使用情况

它基本上就是画一棵电路板上CPU、总线、设备组成的树，Bootloader会将这棵树传递给内核，然后内核可以识别这棵树，并根据它展开出Linux内核中的platform_device、i2c_client、spi_device等设备，而这些设备用到的内存、IRQ等资源，也被传递给了内核，内核会将这些资源绑定给展开的相应的设备。

整个Device Tree牵涉面比较广，即增加了新的用于描述设备硬件信息的文本格式，又增加了编译这一文本的工具，同时Bootloader也需要支持将编译后的Device Tree传递给Linux内核。

开源文档中对设备树的描述是，一种描述硬件资源的数据结构，它通过bootloader将硬件资源传给内核，使得内核和硬件资源描述相对独立(也就是说*.dtb文件由Bootloader读入内存，之后由内核来解析)。

DTS (device tree source).dts 文件是一种ASCII 文本格式的Device Tree描述，此文本格式非常人性化，适合人类的阅读习惯。基本上，在ARM Linux在，一个.dts 文件对应一个ARM的machine，一般放置在内核的arch/arm/boot/dts/目录。由于一个SoC可能对应多个machine（一个SoC可以对应多个产品和电路板），势必这些.dts 文件需包含许多共同的部分，Linux内核为了简化，把SoC公用的部分或者多个machine共同的部分一般提炼为.dtsi，类似于C语言的头文件。其他的machine对应的.dts 就include这个.dtsi。

设备树的主要优势：对于同一SOC的不同主板，只需更换设备树文件.dtb即可实现不同主板的无差异支持，而无需更换内核文件。

注：要使得3.x之后的内核支持使用设备树，除了内核编译时需要打开相对应的选项外，bootloader也需要支持将设备树的数据结构传给内核。