Device Tree Overlay

设备树（Device Tree）概述

设备树（Device Tree）是一种用于描述硬件设备信息的数据结构，主要用于操作系统在启动时识别和配置硬件。最初由Open Firmware引入，现已被Linux内核广泛采用。设备树通过一种类似于树状的文本格式（通常以.dts文件表示）描述硬件组件及其相互关系，内核在启动时将其编译为二进制格式（.dtb文件）进行解析。

设备树叠加（Device Tree Overlay）概述

设备树叠加（Device Tree Overlay，简称DT Overlay）是一种在基本设备树（Base Device Tree）的基础上动态添加、修改或删除硬件节点的方法。通过叠加，可以在不修改原始设备树文件的情况下，为特定硬件配置进行定制和扩展。这在需要在运行时或根据不同硬件配置加载设备树信息时尤其有用。

设备树叠加的作用

动态硬件配置：允许在系统启动后或运行时根据需要添加或修改硬件配置，适应不同的硬件扩展模块。
简化设备树管理：减少重复编写完整设备树文件的需求，通过叠加文件实现模块化配置。
支持多种硬件平台：在同一内核映像下支持多种硬件配置，提高系统的灵活性和适应性。

设备树叠加的工作原理

基本设备树：系统启动时加载的主设备树，描述了主要的硬件平台信息。
叠加设备树：额外的设备树文件，用于添加、修改或删除基本设备树中的节点。
应用叠加：在初始化过程中或运行时，内核或引导加载程序会将叠加设备树与基本设备树合并，生成最终的设备树配置。

常见的设备树叠加用途

扩展GPIO：添加新的GPIO控制器或配置特定的GPIO引脚。
外设连接：动态添加I2C、SPI、UART等外设节点。
摄像头模块：为不同的摄像头模块加载对应的设备树配置。
显示接口：配置不同类型的显示屏或接口（如HDMI、SPI LCD）。

创建设备树叠加

设备树叠加通常由设备树源文件（.dts）编写，通过特定语法来描述要添加、修改或删除的节点。以下是一个简单的设备树叠加示例：

基本设备树（base.dts）

/ {
    model = "Example Board";
    compatible = "vendor,example-board";

    uart0: serial@101f1000 {
        compatible = "ns16550a";
        reg = <0x101f1000 0x1000>;
        ...
    };
};

设备树叠加（overlay.dts）

/dts-v1/;
/plugin/;

/ {
    fragment@0 {
        target = <&uart0>;
        __overlay__ {
            status = "disabled";
        };
    };

    fragment@1 {
        target-path = "/";
        __overlay__ {
            uart1: serial@101f2000 {
                compatible = "ns16550a";
                reg = <0x101f2000 0x1000>;
                ...
            };
        };
    };
};

在上述示例中：

fragment@0 将基本设备树中的uart0节点的状态设置为disabled，即禁用该串口。
fragment@1 在根节点下添加一个新的uart1串口节点。

应用设备树叠加

应用设备树叠加的方法取决于使用的引导加载程序和平台。以常见的U-Boot和Device Tree Compiler（DTC）为例：

编译叠加文件：使用DTC将设备树源文件编译为二进制格式。
```
dtc -@ -I dts -O dtb -o overlay.dtbo overlay.dts
```

加载叠加文件：

在引导加载程序中：可以在U-Boot的启动脚本中指定加载叠加文件。
```
fdt addr ${fdt_addr}
fdt apply overlay.dtbo
```

在运行时（内核支持Overlay机制时）：通过configfs接口动态加载叠加。

mount -t configfs none /sys/kernel/config
mkdir /sys/kernel/config/device-tree/overlays/my_overlay
cat overlay.dtbo > /sys/kernel/config/device-tree/overlays/my_overlay/dtbo

注意事项

兼容性：确保叠加文件与基本设备树兼容，避免冲突或冗余配置。
正确的节点引用：使用正确的目标路径或节点引用，以确保叠加正确应用到预期的节点。
内核支持：确认内核配置启用了设备树叠加的支持（如CONFIG_OF_OVERLAY）。
安全性：在允许动态加载叠加的系统中，注意访问控制，防止恶意叠加被加载。

常见工具和资源

Device Tree Compiler (DTC)：用于编译和反编译设备树源文件和二进制文件。
dtc语法文档：了解设备树文件的语法和结构。
平台文档：不同硬件平台可能有特定的设备树叠加要求和示例。

结论

设备树叠加提供了一种灵活且模块化的方法，用于动态调整和扩展系统的硬件配置。通过合理使用叠加文件，开发者可以简化设备树管理，支持多样化的硬件扩展需求，提高系统的适应性和可维护性。在嵌入式开发、单板计算机（如树莓派）等领域，设备树叠加已成为不可或缺的重要工具。

posted @ 2024-11-08 14:23 闹闹爸爸阅读(72) 评论(0) 编辑收藏举报

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