DTS、DTC和DTB如何理解

# DTS、DTC和DTB如何理解

## 引言

在嵌入式系统和Linux内核开发中，**设备树（Device Tree）**扮演着至关重要的角色。它通过结构化数据描述硬件配置，使内核能够动态适配不同硬件平台。设备树的核心概念包括**DTS（Device Tree Source）**、**DTC（Device Tree Compiler）**和**DTB（Device Tree Blob）**。本文将深入解析这三者的定义、作用及相互关系。

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## 1. DTS：设备树源文件

### 1.1 基本定义
**DTS（Device Tree Source）**是设备树的文本形式，采用人类可读的语法描述硬件配置。其扩展名为`.dts`，通常由开发人员手动编写或通过工具生成。

### 1.2 语法结构
DTS文件采用树形结构，主要包含以下部分：
```dts
/dts-v1/;  // 版本声明
/ {
    node1 {
        property1 = "value1";
        child-node {
            property2 = <0x12345678>;
        };
    };
    node2 {
        // 更多属性...
    };
};

• 节点（Node）：表示设备或总线（如CPU、内存、I2C控制器）。
• 属性（Property）：描述节点的特性（如寄存器地址、中断号）。

1.3 实际示例

描述一个UART设备的DTS片段：

uart0: serial@101f0000 {
    compatible = "vendor,uart-1.0";
    reg = <0x101f0000 0x1000>;
    interrupts = <42>;
};

1.4 作用与优势

• 硬件抽象：解耦内核与硬件细节。
• 可维护性：修改硬件配置无需重新编译内核。

2. DTC：设备树编译器

2.1 基本定义

DTC（Device Tree Compiler）是将DTS文件编译为DTB的工具，是设备树工具链的核心组件。

2.2 主要功能

1. 语法检查：验证DTS文件的合法性。
2. 格式转换：将文本DTS转换为二进制DTB。
3. 反编译：支持从DTB还原为DTS（-I dtb -O dts）。

2.3 常用命令

# 编译DTS为DTB
dtc -I dts -O dtb -o output.dtb input.dts

# 反编译DTB为DTS
dtc -I dtb -O dts -o output.dts input.dtb

2.4 高级特性

• 宏处理：支持#include和#define预处理。
• 插件机制：通过覆盖（Overlay）动态修改设备树。

3. DTB：设备树二进制文件

3.1 基本定义

DTB（Device Tree Blob）是DTS编译后的二进制格式，由内核在启动时加载。其扩展名为.dtb。

3.2 文件结构

DTB包含以下部分（按顺序排列）： 1. 头部（Header）：魔数、版本、大小等信息。 2. 结构块（Structure Block）：描述节点和属性的层次关系。 3. 字符串块（Strings Block）：存储所有属性名的字符串池。 4. 内存保留块（Memory Reserve Block）：定义保留内存区域。

3.3 内核加载过程

1. Bootloader（如U-Boot）将DTB加载到内存。
2. 内核启动时解析DTB，构建设备树数据结构。
3. 驱动程序通过compatible属性匹配设备。

3.4 调试工具

• fdtdump：查看DTB的十六进制和文本信息。
• dtc反编译：还原为可读的DTS。

4. 三者的关系与工作流程

4.1 从开发到运行的流程

graph LR
    A[DTS] -->|DTC编译| B[DTB]
    B -->|Bootloader加载| C[内核运行时设备树]

4.2 关键区别

5. 实际应用场景

5.1 嵌入式Linux开发

• 定制硬件：通过修改DTS适配新板卡。
• 驱动匹配：compatible属性绑定驱动程序。

5.2 动态设备树覆盖（Overlay）

# 应用Overlay修改运行时的设备树
fdtoverlay -i base.dtb -o new.dtb overlay.dtbo

5.3 常见问题

• 兼容性错误：compatible字符串与驱动不匹配。
• 地址冲突：reg属性未正确配置。

6. 总结

• DTS是硬件描述的“源代码”，注重可读性。
• DTC是转换工具链，确保语法正确性。
• DTB是最终交付给内核的二进制形式。

理解这三者的协作机制，是掌握嵌入式Linux硬件移植的关键基础。通过设备树，开发者能够实现一次内核编译，多硬件平台适配的高效开发模式。

扩展阅读：
- Device Tree Specification
- Linux内核文档Documentation/devicetree/ “`