「Linux设备树代码结构图」——详解Linux开源操作系统的硬件映射技术 (linux设备树代码结构图)

Linux设备树代码结构图——详解Linux开源操作系统的硬件映射技术

在现代的计算机系统中，大部分的硬件设备都需要软件来驱动。然而，在不同的硬件平台上，相同的设备驱动程序可能会有不同的实现方式，这就使得编写跨平台的设备驱动程序变得十分困难。为了解决这个问题，Linux操作系统引入了设备树（Device Tree，简称DT）技术。

设备树是一种描述硬件设备在系统中的位置和连接关系的数据结构，它能够帮助开发者在Linux系统中很容易地为特定的硬件平台编写设备驱动程序。本文将对Linux设备树代码结构图进行详细的解释，让读者能够更好地理解Linux操作系统中的硬件映射技术。

一、什么是设备树？

设备树是一种以树形结构表示硬件设备在系统中的位置和连接关系的数据结构。它最初是由IBM开发出来的，并广泛应用于PowerPC架构的计算机系统中。后来，Linux社区开始采用设备树技术，作为Linux内核的一部分，以描述各种设备驱动程序在系统中的位置和连接。

设备树基于一种叫做Device Tree Source（DTS）语言的文本文件来定义系统中的硬件设备。这个文件描述了系统中每个硬件设备的类型、地址和连接方式，然后将这些信息组织成一个树形结构。设备树还可以包含设备驱动程序的信息、操作系统的启动参数和其他与硬件相关的信息。

二、Linux设备树代码结构图

设备树是一个以树形结构表示的数据结构，其中的节点表示系统中的硬件设备或子系统。下面是一个简单的Linux设备树代码结构图，它包括了三个节点：一个名为soc的根节点、一个名为uart的串口设备节点和一个名为gpio的GPIO节点。

Linux设备树代码结构图：

“`

/dts-v1/;

/ {

compatible = “simple-bus”;

#address-cells = ;

#size-cells = ;

ranges;

soc {

compatible = “simple-bus”;

#address-cells = ;

#size-cells = ;

ranges;

uart@54000000 {

compatible = “arm,pl011”;

reg = ;

interrupts = ;

clock-frequency = ;

};

gpio@56000000 {

compatible = “simple-gpio”;

gpio-controller;

#gpio-cells = ;

interrupt-controller;

#interrupt-cells = ;

reg = ;

interrupt-parent = ;

interrupts = ;

};

};

};

“`

这个代码结构图包含了三个节点：/、soc和uart。其中，/是这个代码结构图的根节点；soc是一个名为SOC（System-on-Chip）的子系统节点，它包含了uart和gpio两个节点；uart节点表示了系统中的一个串口设备，包含了它的类型、地址和中断信息；gpio节点表示了一个GPIO控制器，也包含了它的类型、地址和中断信息。

在这个代码结构图中，每个节点都有一个compatible属性，它用于描述节点所代表的硬件设备的兼容性。例如，在uart节点中，compatible属性被设置为”arm,pl011″，表示它是一种兼容于ARM体系结构的PL011型串口控制器。

三、设备树的使用

设备树的使用方法相对比较简单。在Linux内核初始化的过程中，系统会读取设备树描述文件，创建一个设备树，然后根据设备树来加载相应的设备驱动程序。设备驱动程序会利用设备树中所描述的硬件信息来完成设备的初始化和配置。

对于开发者来说，编写设备树描述文件可能比直接编写设备驱动程序更为容易。因为设备树描述文件可以从硬件厂商提供的文档中复制粘贴，只需要修改一些基本信息即可。另外，设备树描述文件还可以提高移植性，使得同一个设备驱动程序可以适用于多个不同的硬件平台。

然而，设备树并不是万能的。它只能描述硬件设备的连接关系和一些基本信息，而设备驱动程序需要完成的是具体的操作。因此，在编写设备驱动程序时，开发者仍然需要了解硬件设备的具体操作方式和寄存器映射关系。

四、设备树的优缺点

相对于传统的设备驱动程序编写方式，设备树的优点在于：

1. 易于移植：设备树描述文件可以从硬件厂商提供的文档中复制粘贴，只需要修改一些基本信息即可。

2. 硬件描述明确：设备树可以清晰地描述硬件设备的连接关系和一些基本信息，使得开发者可以更加容易地编写设备驱动程序。

3. 设备树的描述文件可以独立于设备驱动程序编写，方便管理和维护。

而设备树的缺点在于：

1. 设备树描述文件可能会变得十分庞大，导致内核启动的时间变长。

2. 设备树并不能解决所有跨平台问题，一些硬件平台的差异还需要在设备驱动程序中进行特定的处理。

3. 设备树的学习成本较高，需要对硬件平台以及设备树的结构和语法有一定的了解。

五、

相关问题拓展阅读：

• LINUX基本的操作系统结构是什么？
• Linux SPI通过设备树文件添加设备

LINUX基本的操作系统结构是什么？

Linux是一种自由和开放源代码的类谈迟悉Unix计算机操作系统。目前存在着许多不同的Linux，但它们全都使用了Linux内核。 Linux可安装在各种各样的计算机硬件设备，从手机、平板电脑、路由器和视频游戏控制台，到台式计算机，旦扰大型机和超级计算机。 Linux是一个领先的操作系统，世界上运算最快的10台超级计算机运行的都是Linux操作系统。

Linux操作系统也是自由软件和开放源代码发展中最著名的例子。只要遵循GNU通用公共含乎许可证,任何人和机构都可以自由地使用Linux的所有底层源代码，也可以自由地修改和再发布。严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但在实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统（也被称为GNU/ Linux）。通常情况下，Linux被打包成供台式机和服务器使用的Linux发行版。一些流行的主流Linux发行版，包括Debian（及其派生物Ubuntu），Fedora和openSUSE等。 Linux得名于计算机业余爱好者Linus Torvalds。

linux下文件结构

/bin 二进制可执行命令

/dev 设备特殊文件

/etc 系统管理和配置文件

/etc/rc.d 启动的配置文件和脚本

/home 用户主目录的基点，比如用户user的主目录就是/home/user，可以用~user表示

/lib 标准程序设计库，又叫动态链接共享库，作用类似windows里的.dll文件

/in 系统管理命令，这里存放的是系统管理员使用的管理程序

/tmp 公用的临时文件存储点

/root 系统管理员的主目录（呵呵，特权阶级）

/mnt 系统提供这个目录是让用户临时挂载其他的文件系统。

/lost+found 这个目录平时是空的，系统非正常关机而留下“无家可归”的文件（windows下叫什么.chk）就在这里

/proc 虚拟的目录，是系统内存的映射。可直接访问这个目录来获取系统信息。

/var 某些大文件的溢出区，比方说各种服务的日志文件

/usr 最庞大的目录，要用到的应用程序和文件几乎都在这个目录。其中包含：

/usr/X11R6 存放X window的目录

/usr/bin 众多的应用程序

/usr/in 超级用户的一些管理程序

/usr/doc linux文档

/usr/include linux下开发和编译应用程序所需要的头文件

/usr/lib 常用的动态链接键樱库和软件包的配置文件

/usr/man 帮助文档

/usr/src 源代码，linux内核的源代码就放在/usr/src/linux里

/usr/local/bin 本地增加的命令

/usr/local/lib 本地增加的库根文件系统

通常情况下，根文件系统所占空间一般应该比较小，因为其中的绝大部分文件都不需要

经常改动，而且包括严格的文件和一个小的不经常改变的文件系统不容易损坏。

除了可能的一个叫/vmlinuz标准的系统引导映像之外，根目录一般不含任何文件。所有

其他文件在根文件系统的子目录中。

1. /bin目录

/bin目录包含了引导启动所需的命令或普通用户可能用的命令(可能在引导启动后)。这些

命令都是二进制文件的可执行程序( bin是binary – -二进制的简称)，多是系统中重要的系统文件。

2. /in目录

/in目录类似/bin ，也用于存储二进制文件。因为其中的大部分文件多是系统管理员使

用的基本的系统程序，所以虽然普通稿肆丛用户必要且允许时可以使用，但一般不给普通用户使用。

3. /etc目录

/etc目录存放着各种系统配置文件，其中包括了用户信息文件/etc/passwd，系统初始化文

件/etc/rc等。Linux正是靠这些文件才得以正常地运行。

4. /root目录

/root 目录是超级用户的目录。

5. /lib目录

/lib目录是根文件系统上的程序所需的共享库，存放了根文件系统程序运行所需的共享文

件。这些文件包含了可被许多程序共享的代码，以避免每个程序都包含有相同的子程序的副

本，故可以使得可执行文件变得更小，节省空间。

6. /lib/modules 目录

/lib/modules 目录包含系统核心可加载各种模块，尤其是那些在恢复损坏的系统时重新引

导系统所需的模块(例如网络和文件系统驱动)。

7. /dev目录

/dev目录存放了设备文件，即设备驱动程序，用户通过这些文件访问外部设备。雹闹比如，用

户可以通过访问/dev/mous e来访问鼠标的输入，就像访问其他文件一样。

8. /tmp目录

/tmp 目录存放程序在运行时产生的信息和数据。但在引导启动后，运行的程序更好使用

/var/tmp来代替/tmp ，因为前者可能拥有一个更大的磁盘空间。

9. /boot目录

/boot目录存放引导加载器(bootstrap loader)使用的文件，如LILO，核心映像也经常放在这里，

而不是放在根目录中。但是如果有许多核心映像，这个目录就可能变得很大，这时使用单独的

文件系统会更好一些。还有一点要注意的是，要确保核心映像必须在IDE硬盘的前1024柱面内。

10. /mnt目录

/mnt目录是系统管理员临时安装(mount)文件系统的安装点。程序并不自动支持安装到

/mnt 。/mnt下面可以分为许多子目录，例如/mnt/dosa 可能是使用MSDOS文件系统的软驱，

而/mnt/exta 可能是使用ext2文件系统的软驱，/mnt/cdrom 光驱等等。

11. /proc, /usr,/var,/home目录

其他文件系统的安装点。

下面详细介绍；

/etc文件系统

/etc 目录包含各种系统配置文件，下面说明其中的一些。其他的你应该知道它们属于哪个

程序，并阅读该程序的m a n页。许多网络配置文件也在/etc 中。

1. /etc/rc或/etc/rc.d或/etc/rc?.d

启动、或改变运行级时运行的脚本或脚本的目录。

2. /etc/passwd

用户数据库，其中的域给出了用户名、真实姓名、用户起始目录、加密口令和用户的其

他信息。

3. /etc/fdprm

软盘参数表，用以说明不同的软盘格式。可用setfdprm 进行设置。更多的信息见s e t f d p r m

的帮助页。

4. /etc/fstab

指定启动时需要自动安装的文件系统列表。也包括用swapon -a启用的s w a p区的信息。

5. /etc/group

类似/etc/passwd ，但说明的不是用户信息而是组的信息。包括组的各种数据。

6. /etc/inittab

init 的配置文件。

7. /etc/issue

包括用户在登录提示符前的输出信息。通常包括系统的一段短说明或欢迎信息。具体内

容由系统管理员确定。

8. /etc/magic

“f i l e”的配置文件。包含不同文件格式的说明，“f i l e”基于它猜测文件类型。

9. /etc/motd

m o t d是Message Of The Day的缩写，用户成功登录后自动输出。内容由系统管理员确定。

常用于通告信息，如计划关机时间的警告等。

10. /etc/mtab

当前安装的文件系统列表。由脚本( s c r i t p )初始化，并由mount 命令自动更新。当需要一

个当前安装的文件系统的列表时使用(例如df 命令)。

11. /etc/shadow

在安装了影子( s h a d o w )口令软件的系统上的影子口令文件。影子口令文件将/ e t c / p a s s w d

文件中的加密口令移动到/ e t c / s h a d o w中，而后者只对超级用户( r o o t )可读。这使破译口令更困

难，以此增加系统的安全性。

12. /etc/login.defs

l o g i n命令的配置文件。

13. /etc/printcap

类似/etc/termcap ，但针对打印机。语法不同。

14. /etc/profile 、/ e t c / c s h . l o g i n、/etc/csh.cshrc

登录或启动时B o u r n e或C shells执行的文件。这允许系统管理员为所有用户建立全局缺省环境。

15. /etc/securetty

确认安全终端，即哪个终端允许超级用户( r o o t )登录。一般只列出虚拟控制台，这样就不

可能(至少很困难)通过调制解调器( m o d e m )或网络闯入系统并得到超级用户特权。

16. /etc/shells

列出可以使用的s h e l l。chsh 命令允许用户在本文件指定范围内改变登录的s h e l l。提供一

台机器F T P服务的服务进程ftpd 检查用户s h e l l是否列在/etc/shells 文件中，如果不是，将不允

许该用户登录。

17. /etc/termcap

终端性能数据库。说明不同的终端用什么“转义序列”控制。写程序时不直接输出转义

序列(这样只能工作于特定品牌的终端)，而是从/etc/termcap 中查找要做的工作的正确序列。

这样，多数的程序可以在多数终端上运行。

/dev文件系统

/dev 目录包括所有设备的设备文件。设备文件用特定的约定命名，这在设备列表中说明。

设备文件在安装时由系统产生，以后可以用/dev/MAKEDEV 描述。/ d e v / M A K E D E V.local 是

系统管理员为本地设备文件(或连接)写的描述文稿(即如一些非标准设备驱动不是标准

MAKEDEV 的一部分)。下面简要介绍/ d e v下一些常用文件。

1. /dev/console

系统控制台，也就是直接和系统连接的监视器。

2. /dev/hd

I D E硬盘驱动程序接口。如： / d e v / h d a指的是之一个硬盘， h a d 1则是指/ d e v / h d a的之一个

分区。如系统中有其他的硬盘，则依次为/ d e v / h d b、/ d e v / h d c、. . . . . .；如有多个分区则依次为

h d a 1、h d a 2 . . . . . .

3. /dev/sd

S C S I磁盘驱动程序接口。如有系统有S C S I硬盘，就不会访问/ d e v / h a d，而会访问/ d e v / s d a。

4. /dev/fd

软驱设备驱动程序。如： / d e v / f d 0指系统的之一个软盘，也就是通常所说的A：盘，

/ d e v / f d 1指第二个软盘，. . . . . .而/ d e v / f d 1 H则表示访问驱动器1中的4 . 5高密盘。

5. /dev/st

S C S I磁带驱动器驱动程序。

6. /dev/tty

提供虚拟控制台支持。如： / d e v / t t y 1指的是系统的之一个虚拟控制台， / d e v / t t y 2则是系统

的第二个虚拟控制台。

7. /dev/pty

提供远程登陆伪终端支持。在进行Te l n e t登录时就要用到/ d e v / p t y设备。

8. /dev/ttys

计算机串行接口，对于D O S来说就是“ C O M 1”口。

9. /dev/cua

计算机串行接口，与调制解调器一起使用的设备。

10. /dev/null

“黑洞”，所有写入该设备的信息都将消失。例如：当想要将屏幕上的输出信息隐藏起来

时，只要将输出信息输入到/ d e v / n u l l中即可。

/usr文件系统

/usr 是个很重要的目录，通常这一文件系统很大，因为所有程序安装在这里。/usr 里的

所有文件一般来自L i n u x发行版( d i s t r i b u t i o n )；本地安装的程序和其他东西在/usr/local 下，因为这样可以在升级新版系统或新发行版时无须重新安装全部程序。/usr 目录下的许多内容是

可选的，但这些功能会使用户使用系统更加有效。/ u s r可容纳许多大型的软件包和它们的配置

文件。下面列出一些重要的目录(一些不太重要的目录被省略了)。

1. /usr/X11R6

包含X Wi n d o w系统的所有可执行程序、配置文件和支持文件。为简化X的开发和安装，

X的文件没有集成到系统中。X Wi n d o w系统是一个功能强大的图形环境，提供了大量的图形

工具程序。用户如果对Microsoft Wi n d o w s或M a c h i n t o s h比较熟悉的话，就不会对X Wi n d o w系统感到束手无策了。

2. /usr/X386

类似/ u s r / X 11R6 ，但是是专门给X 11 Release 5的。

3. /usr/bin

集中了几乎所有用户命令，是系统的软件库。另有些命令在/bin 或/usr/local/bin 中。

4. /usr/in

包括了根文件系统不必要的系统管理命令，例如多数服务程序。

5. /usr/man、/ u s r / i n f o、/ u s r / d o c

这些目录包含所有手册页、G N U信息文档和各种其他文档文件。每个联机手册的“节”

都有两个子目录。例如： / u s r / m a n / m a n 1中包含联机手册之一节的源码(没有格式化的原始文

件)，/ u s r / m a n / c a t 1包含之一节已格式化的内容。L联机手册分为以下九节：内部命令、系统调

用、库函数、设备、文件格式、游戏、宏软件包、系统管理和核心程序。

6. /usr/include

包含了C语言的头文件，这些文件多以. h结尾，用来描述C语言程序中用到的数据结构、

子过程和常量。为了保持一致性，这实际上应该放在/usr/lib 下，但习惯上一直沿用了这个名

字。

7. /usr/lib

包含了程序或子系统的不变的数据文件，包括一些s i t e – w i d e配置文件。名字l i b来源于库

(library); 编程的原始库也存在/usr/lib 里。当编译程序时，程序便会和其中的库进行连接。也

有许多程序把配置文件存入其中。

8. /usr/local

本地安装的软件和其他文件放在这里。这与/ u s r很相似。用户可能会在这发现一些比较大

的软件包，如T E X、E m a c s等。

/var文件系统

/var 包含系统一般运行时要改变的数据。通常这些数据所在的目录的大小是要经常变化

或扩充的。原来/ v a r目录中有些内容是在/ u s r中的，但为了保持/ u s r目录的相对稳定，就把那

些需要经常改变的目录放到/ v a r中了。每个系统是特定的，即不通过网络与其他计算机共享。

下面列出一些重要的目录(一些不太重要的目录省略了)。

1. /var/catman

包括了格式化过的帮助( m a n )页。帮助页的源文件一般存在/ u s r / m a n / m a n中；有些m a n页

可能有预格式化的版本，存在/ u s r / m a n / c a t中。而其他的m a n页在之一次看时都需要格式化，

格式化完的版本存在/var/man 中，这样其他人再看相同的页时就无须等待格式化了。

(/var/catman 经常被清除，就像清除临时目录一样。)

2. /var/lib

存放系统正常运行时要改变的文件。

3. /var/local

存放/usr/local 中安装的程序的可变数据(即系统管理员安装的程序)。注意，如果必要，

即使本地安装的程序也会使用其他/var 目录，例如/var/lock 。

4. /var/lock

锁定文件。许多程序遵循在/var/lock 中产生一个锁定文件的约定，以用来支持他们正在

使用某个特定的设备或文件。其他程序注意到这个锁定文件时，就不会再使用这个设备或文

件。

5. /var/log

各种程序的日志( L o g )文件，尤其是login (/var/log/wtmp log纪录所有到系统的登录和注

销) 和syslog (/var/log/messages 纪录存储所有核心和系统程序信息)。/var/log 里的文件经常不

确定地增长，应该定期清除。

6. /var/run

保存在下一次系统引导前有效的关于系统的信息文件。例如， /var/run/utmp 包含当前登

录的用户的信息。

7. /var/spool

放置“假脱机( s p o o l )”程序的目录，如m a i l、n e w s、打印队列和其他队列工作的目录。每

个不同的s p o o l在/var/spool 下有自己的子目录，例如，用户的邮箱就存放在/var/spool/mail 中。

8. /var/tmp

比/tmp 允许更大的或需要存在较长时间的临时文件。

注意系统管理员可能不允许/var/tmp 有很旧的文件。

/proc文件系统

/proc 文件系统是一个伪的文件系统，就是说它是一个实际上不存在的目录，因而这是一

个非常特殊的目录。它并不存在于某个磁盘上，而是由核心在内存中产生。这个目录用于提

供关于系统的信息。下面说明一些最重要的文件和目录(/proc 文件系统在proc man页中有更详

细的说明)。

1. /proc/X

关于进程X的信息目录，这一X是这一进程的标识号。每个进程在/proc 下有一个名为自

己进程号的目录。

2. /proc/cpuinfo

存放处理器( C P U )的信息，如C P U的类型、制造商、型号和性能等。

3. /proc/devices

当前运行的核心配置的设备驱动的列表。

4. /proc/dma

显示当前使用的D M A通道。

5. /proc/filesystems

核心配置的文件系统信息。

6. /proc/interrupts

显示被占用的中断信息和占用者的信息，以及被占用的数量。

7. /proc/ioports

当前使用的I / O端口。

8. /proc/kcore

系统物理内存映像。与物理内存大小完全一样，然而实际上没有占用这么多内存；它仅

仅是在程序访问它时才被创建。(注意：除非你把它拷贝到什么地方，否则/proc 下没有任何

东西占用任何磁盘空间。)

9. /proc/kmsg

核心输出的消息。也会被送到s y s l o g。

10. /proc/ksyms

核心符号表。

11. /proc/loadavg

系统“平均负载”； 3个没有意义的指示器指出系统当前的工作量。

12. /proc/meminfo

各种存储器使用信息，包括物理内存和交换分区( s w a p )。

13. /proc/modules

存放当前加载了哪些核心模块信息。

14. /proc/net

网络协议状态信息。

15. /proc/self

存放到查看/proc 的程序的进程目录的符号连接。当2个进程查看/proc 时，这将会是不同

的连接。这主要便于程序得到它自己的进程目录。

16. /proc/stat

系统的不同状态，例如，系统启动后页面发生错误的次数。

17. /proc/uptime

系统启动的时间长度。

18. /proc/version

核心版本。

景安服务器技术人裤罩员为您解答

linux操作系统主要包含以下几部分

Kernl内核胡郑闹 

Modules    模块

Lib库

shell工具（应用程序）

Tools工具（应用程序）  同一级别丛答应用程序

Linux SPI通过设备树文件添加设备

如上DTS文件片段，SPI Device 节点必须定义在 SPI Master 节点下，其中 compatible 属性和 reg 属性，以上 compatible 属性用于匹配对应的 Driver 程序，reg 属性用于指定使用的 SPI Master 的编号，SPI 相关设备树文件识别见下文讲解。

匹配设备树文件在SPI子系统中有两个地方：在 spi_register_master() 中匹配和在 device register 时通过内核的通知链（notifier_block）来调用设备树匹配相关程序。

在 device register 时，需配置 CONFIG_OF_DYNAMIC 宏以开启动态匹配才能够使用设备树添加设备，该宏在 menuconfig/Device Drivers/Device Tree and Open Firmware support 中开启，如下图：

linux设备树代码结构图的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于linux设备树代码结构图,「Linux设备树代码结构图」——详解Linux开源操作系统的硬件映射技术,LINUX基本的操作系统结构是什么？,Linux SPI通过设备树文件添加设备的信息别忘了在本站进行查找喔。