翻译https://medium.com/@hasancansert/mastering-device-trees-a-guide-to-hardware-integration-in-linux-3e1516a75e04

        嵌入式系统具有不同的部件和架构，需要一种高效的、规范的、可复用的描述硬件的方式。Linux Device Tree 提供了一种灵活的结构来解决这个问题，通过操作系统和bootloader能理解的方式来定义硬件细节。现在我们来讨论一下 Device Tree 是如何工作的、为什么它们很重要、它们是如何组织的。

一、可发现硬件 vs. 不可发现硬件

        嵌入式平台中，并不是所有硬件都是可发现的。

• 可发现硬件：一些总线，如PCI(e) 和 USB，是支持设备发现功能的，意味着它们可以在运行时自动枚举并连接到这些总线上的设备。这些总线上的设备可以和系统传达厂商ID、产品ID和设备类型这些信息。
• 不可发现硬件：总线如 I2C，SPI 和 1线是缺乏可发现性的。此时，系统必须知道连接了哪些设备、它们是如何架构的。依赖这些总线的嵌入式系统中，Device Tree是特别有用的。

二、不可发现硬件的硬件描述

        对于不可发现硬件，Device Tree 文件传达了硬件分布的关键信息，包括：

• CPU 核：例如，一个系统可能含有两个 Cortex-A9 核心
• 内存映射控制器：具体设备的细节，比如UART、I2C的内存地址和中断请求
• 板级部件：连接在具体SoC总线上的外设，比如音频编解码器，并提供它们的从设备地址、时钟源、复位信号

        操作系统和bootloader不能不知道这些细节，使得Device Tree在硬件结构上非常重要。

三、描述不可发现硬件：Device Tree 是如何工作的

        有三种处理不可发现硬件信息的方式：

1. 直接写入 OS/Bootloader 代码中：一般，这是使用 C语言数据结构实现的，但这种方法可能在 ARM32 平台上难以维护
2. ACPI 表：主要在 x86 系统和一些 ARM64平台上使用。固件会提供 OS能解释的ACPI 表
3. Device Tree：大多数嵌入式 CPU架构采用，包括 ARM、RISC-V、MIPS 和 PowerPC。一开始是用于 PowerPC 的，Device Tree 现在被广泛的应用在多种平台上，包括 Linux、U-Boot 和 FreeBSD。一个 Device Tree file（DTB）在移植 Linux到新的硬件上时是必须的。

四、Device Tree 原理

        Device Tree 由描述硬件的树形数据结构组成，一般写在 Device Tree Source（.dts）文件里，然后通过Device Tree 编译器编译成 Device Tree Blob（.dtb）形式。DTB形式是高效的、OS-无关的、灵活的：

• Bootloader 集成：DTB 可以直接链接到 bootloader内部，也可以由 bootloader 传递给 OS。

五、Device Tree 语法

        Device Tree 使用节点和属性的层级结构：

• 节点：描述设备或IP块
• 属性：定义这些设备的特性

每一个节点可以通过phandle来引用其他节点，从而实现不同节点之间的互相引用。这种结构使得硬件描述模块化。

六、Device Tree 源文件在哪

        尽管Device Tree 是OS-无关的，但是没有一个中央仓库来专门存放。Linux kernel 一般是这些文件的主要来源，大部分都在 arch/<ARCH>/boot/dts下。它们和其他项目如 U-Boot 和 Barebox 是同步的。

七、Device Tree 的继承和模块化

        Device Tree通过 .dtsi文件（描述SoC级信息）支持继承的机制，一般被包含在主 .dts 文件（描述完整板级信息）中。这种方法减少了冗余并提升了模块化（共有的部分只需要在被包含文件中定义一次即可）。

八、验证 Linux 中的 Device Tree

        语法检查是通过 Device Tree 编译器（dtc）处理的，但是 dtc 只确保正确的语法，而不是语义。语义验证是通过 YAML bindings 完成的：

• 语法验证：dtc 确认 Device Tree 是否符合语法规则
• 语义验证：
  make dt_bindings_check 验证 YAML bindings 本身是否规范
  make dtbs_check 根据YAML bindings 验证Device Tree 是否符合规范

九、在 runtime 调整 Device Tree

        在 Linux 系统中， Device Tree Blob（dtb）可以在 boot 期间调整。U-boot，流行的bootloader，可以在把 DTB 传给 Linux 之前对它进行批处理，调整参数，如 RAM 基地址、kernel指令行、MAC地址。这种动态编辑通过 fdt 指令完成。

十、Device Tree 的设计原则

        在使用Device Trees时，有几条设计指导原则：

• 描述硬件，而非结构：Device Tree应该只用来描述硬件属性和集成，而不是OS会如何组织和使用这些硬件
• OS-无关：理想情况下，Device Tree 在不同的操作系统（Linux，FreeBSD，U-Boot）之间是保持不变的。
• 硬件集成，而非内部实现：Device Tree描述部件是如何连接的，而不是它们的内部实现机制。具体细节有设备驱动代码管理。

和任何设计一样，这些原则有时是可以被打破的。

十一、Device Tree 和 Linux 驱动：平台驱动匹配

        在 Linux 中，驱动器按照Device Tree所描述的和硬件交互。平台驱动器，比如/drivers/tty/serial/imx.c下的那些，使用compatible 字符串和Device Tree中列出的设备匹配。

十二、Device Tree 的关键属性

        一些 Device Tree 中常用的属性包括：

• reg：为内存映射设备定义基本地址和寄存器大小
• interrupts：指定设备使用的中断行和它所连接的中断控制器
• clocks：设备所使用的时钟
• dmas：DMA控制器和通道
• status：okey 意味着设备是可用的
• pinctrl-*：指定引脚复用

这些属性定义了硬件部件是如何集成到系统中的。