簡介
device tree是linux 3.x開始使用的加載硬件資源的方式，這裏說的硬件資源既包括片上的諸如GPIO、PWM、I2C、ADC等資源，也包括外部拓展的如FLASH、LCD等。
device tree主要作用是將某個硬件外設與相應的驅動程序進行綁定，關於它在實際使用中的地位可以參考我的日誌《嵌入式linux如何操作硬件》。使用時首先需要編寫一個.dts文件（device tree source），在文件中說明我要設置的硬件和它的各種屬性，然後編譯這個.dts文件生成對應的二進制文件.dtb，系統啓動時就會加載這個device tree並配置各種硬件資源。
實際上Beaglebone Black自帶系統中/boot目錄下已經包含了一些編譯好的.dtb文件，從文件名來看似乎每個.dtb文件都能配置一款beagleboard.org的開發板，其中有一個叫做am335x-boneblack.dtb的文件，沒猜錯的話應當負責了Beaglebone black的缺省硬件配置。但因爲已經編譯成了二進制文件，所以我們無法讀取其內容。
那麼我們如果想要自己修改某些功能改怎麼辦呢？我們肯定不能重新編譯一個am335x-boneblack.dtb代替原來的文件，那樣會瘋掉的。不過我們可以使用device tree overlay來動態重定義某些功能。device tree overlay與device tree類似，同樣是編寫一個.dts文件，編譯成.dtbo文件(末尾的o應該代表overlay)。不同的是我們不必把它放到/boot目錄中去，它也不必在啓動時加載，而可以在需要時隨時進行動態加載。另外device tree overlay的.dts文件跟device tree的.dts文件格式還是有一點區別的，下面要介紹的是device tree overlay的.dts。接下來我們上機操作一下。
編寫.dts文件
用ssh連接好Beaglebone black以後，我們先來找找Angstrom系統自帶的.dts文件，看看它們長什麼樣子。用下面的命令搜索一下dts結尾的文件
- # find / -name *dts
- /lib/firmware/cape-bone-dvi-00A0.dts
- /lib/firmware/bone_pwm_P8_45-00A0.dts
- /lib/firmware/BB-SPI1A1-00A0.dts
- /lib/firmware/BB-ADC-00A0.dts
- /lib/firmware/BB-I2C1A1-00A0.dts
- /lib/firmware/BB-BONE-SERL-01-00A1.dts
- /lib/firmware/cape-bone-dvi-00A2.dts
- /lib/firmware/bone_pwm_P8_13-00A0.dts
- /lib/firmware/cape-bone-hexy-00A0.dts
- /lib/firmware/BB-BONE-LCD7-01-00A2.dts
- ...
我們發現它們都在同一個目錄內，/lib/firmware，事實上系統自帶的dts文件確實全部都在這個目錄中，從文件名上我們會發現這裏幾乎包含了所有Beaglebone硬件資源的overlay，也包含了一些官方硬件外設(如lcd屏等，它們管自己的外設叫做cape)的overlay，因此以後有需要就可以直接到這裏找了。下面隨便打開其中一個看看(BB-UART1-00A0.dts)
- /*
- * Copyright (C) 2013 CircuitCo
- *
- * Virtual cape for UART1 on connector pins P9.24 P9.26
- *
- * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
- * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
- * published by the Free Software Foundation.
- */
- /dts-v1/;
- /plugin/;
- / {
- compatible = "ti,beaglebone", "ti,beaglebone-black";
- /* identification */
- part-number = "BB-UART1";
- version = "00A0";
- /* state the resources this cape uses */
- exclusive-use =
- /* the pin header uses */
- "P9.24", /* uart1_txd */
- "P9.26", /* uart1_rxd */
- /* the hardware ip uses */
- "uart1";
- fragment@0 {
- target = <&am33xx_pinmux>;
- __overlay__ {
- bb_uart1_pins: pinmux_bb_uart1_pins {
- pinctrl-single,pins = <
- 0x184 0x20 /* P9.24 uart1_txd.uart1_txd MODE0 OUTPUT (TX) */
- 0x180 0x20 /* P9.26 uart1_rxd.uart1_rxd MODE0 INPUT (RX) */
- >;
- };
- };
- };
- fragment@1 {
- target = <&uart2>; /* really uart1 */
- __overlay__ {
- status = "okay";
- pinctrl-names = "default";
- pinctrl-0 = <&bb_uart1_pins>;
- };
- };
- };
它的語法跟c語言有點類似。我先從中抽掉不重要的內容，把它寫成下面的僞代碼
- / {
- fragment@0 {
- target = <&am33xx_pinmux>;
- __overlay__ {
- bb_uart1_pins: pinmux_bb_uart1_pins {
- pinctrl-single,pins = <
- 0x184 0x20 /* P9.24 uart1_txd.uart1_txd MODE0 OUTPUT (TX) */
- 0x180 0x20 /* P9.26 uart1_rxd.uart1_rxd MODE0 INPUT (RX) */
- >;
- };
- };
- };
- fragment@1 {
- target = <&uart2>;
- __overlay__ {
- status = "okay";
- pinctrl-names = "default";
- pinctrl-0 = <&bb_uart1_pins>;
- };
- };
- };
從這裏就能看出.dts文件的結構了——是一個樹形結構。第一行的/代表根，下面的fragment@0和fragment@1是其兩個分支節點。每個fragment節點下面又各有一個__overlay__節點（這些節點的名字都是固定的）。每個fragment節點下面相鄰的target說明這個節點要修改的對象，在__overlay__節點下面的內容闡明瞭要修改的屬性。
具體來說，am33xx_pinmux可以定義芯片功能複用引腳的具體功能，它使用了pinctrl-single,pins這個驅動，其中第一項0x184代表要修改的引腳，第二項0x20代表要修改成哪個功能。這裏把P9.24和P9.26兩個引腳定義成了uart1的TX和RX。uart2這個target則使能了uart1(這個uart2實際上對應的是硬件的uart1)。
如果把樹形結構什麼的都忽略掉，就會發現其實它實現了我之前用寄存器乾的事：定義引腳功能，然後使能串口。
瞭解了dts文件的基本框架，我們再把之前丟掉的細節拿回來說明一下。(這些細節有些是非常重要的，實際使用中一定不要隨意丟掉！)
首先這兩行說明了dts的版本號，聲明瞭這個文件的內容是一個plugin
- /dts-v1/;
- /plugin/;
根節點下面的一行說明了它的適用平臺，這個是必須要寫的。
- compatible = "ti,beaglebone", "ti,beaglebone-black";
接下來的部分說明了這個device tree overlay的名字和版本號(版本號似乎只能是00A0)
- /* identification */
- part-number = "BB-UART1";
- version = "00A0";
再下面的部分說明了要使用的引腳和硬件設備
- /* state the resources this cape uses */
- exclusive-use =
- /* the pin header uses */
- "P9.24", /* uart1_txd */
- "P9.26", /* uart1_rxd */
- /* the hardware ip uses */
- "uart1";
接下來就是device tree overlay的具體內容，前面已經簡單解釋過了，但似乎還是看不太明白，自己也寫不出來。實際上我們並不需要自己從頭開始寫，因爲在系統/lib/firmware目錄中已經自帶了很多.dts文件，我們只需要在它們的基礎上進行修改就行了。需要提示一點，在.dts文件裏我們經常會看到target = <&ocp>，這裏的ocp是on chip peripherals的縮寫，我猜想可能是用來描述連接到芯片的其他外設的(如按鍵、lcd等)。
另外，part-number = "BB-UART1"這句中的BB-UART1是我們下面加載這個device tree要用的名字。
編譯.dts文件
寫好.dts文件以後需要用dtc編譯器編譯一下，生成.dtbo文件才能使用。
假設我們寫好了一個名爲ADAFRUIT-SPI0-00A0.dts的文件，編譯指令如下
- # dtc -O dtb -o ADAFRUIT-SPI0-00A0.dtbo -b 0 -@ ADAFRUIT-SPI0-00A0.dts
然後就會生成ADAFRUIT-SPI0-00A0.dtbo文件。下面解釋一下各個參數
-O dtb 聲明輸出格式爲dtb文件
-o 輸出文件名
-b 設置啓動CPU
-@ (我不太清楚這項是幹嘛的，似乎是overlay專有的一項)
注意文件的命名，一定是“程序名-版本號.dtbo(.dts)”的形式。
編譯完成以後，一定要把.dtbo文件放到/lib/firmware目錄下才能使用
- # cp ADAFRUIT-SPI0-00A0.dtbo /lib/firmware
DT overlay的使用 (加載和卸載)
所有已經加載的overlay列表都在/sys/devices/bone_capemgr.*/slots這個文件中。(bone_capemgr.*中的*號實際是一個數字，但是每次系統啓動時這個數字可能會變化，所以我們用通配符*代替。)我們打開這個文件看一看- # cat /sys/devices/bone_capemgr.*/slots
- 0: 54:PF---
- 1: 55:PF---
- 2: 56:PF---
- 3: 57:PF---
- 4: ff:P-O-L Bone-LT-eMMC-2G,00A0,Texas Instrument,BB-BONE-EMMC-2G
- 5: ff:P-O-L Bone-Black-HDMI,00A0,Texas Instrument,BB-BONELT-HDMI
- # echo BB-UART1 > /sys/devices/bone_capemgr.*/slots
- 0: 54:PF---
- 1: 55:PF---
- 2: 56:PF---
- 3: 57:PF---
- 4: ff:P-O-L Bone-LT-eMMC-2G,00A0,Texas Instrument,BB-BONE-EMMC-2G
- 5: ff:P-O-L Bone-Black-HDMI,00A0,Texas Instrument,BB-BONELT-HDMI
- 6: ff:P-O-L Override Board Name,00A0,Override Manuf,BB-UART1
外設使用完畢以後，如何卸載呢？一種方法是重啓系統，另一種是
- # echo -6 > /sys/devices/bone_capemgr.*/slots
但是在最近的Angstrom系統中，用這種方法會導致kernel panic，然後ssh會斷開，相信今後這個問題應該會解決的。
來源：http://blog.chinaunix.net/uid-17188120-id-4076230.html
