Devicetree (дерево устройств) в Zephyr

Узлы и свойства

Файл начинается строкой /dts-v1/;, корневой узел обозначается /, пути узлов пишутся через косую черту, как в файловой системе. Узел может иметь метку (i2c1:), по которой на него ссылаются. Свойства — пары «имя — значение»; числовые значения в угловых скобках состоят из ячеек (cell) по 32 бита. Иерархия повторяет физическую: датчики на I2C — дочерние узлы контроллера шины, а часть имени после @ — адрес в адресном пространстве родителя: база регистров (i2c@40003000), адрес на I2C (apds9960@39), номер chip select для SPI, начало области памяти или смещение раздела флеш.

Типы значений: string, int, boolean (свойство без значения), array, uint8-array, string-array, phandle, phandles, phandle-array. Свойство label в новых привязках использовать не рекомендуется.

Файлы на входе и выходе

Входных файлов четыре типа: .dts платы, .dtsi с описанием SoC и общих блоков (их включает BOARD.dts), .overlay и привязки .yaml, которые описывают содержимое узлов и типы данных. На все файлы запускается препроцессор C, поэтому включения пишут через #include. Overlay — такой же DTS, который сборка дописывает после BOARD.dts; его определения переопределяют базовые, и так приложение включает выключенную периферию или добавляет свой датчик, не меняя файлы платы. Скрипты dtlib.py, edtlib.py и gen_defines.py создают zephyr.dts.pre, итоговое объединённое дерево zephyr.dts (удобно для отладки) и devicetree_generated.h; штатный dtc, если установлен, запускается только ради проверки — его вывод не используется. Сгенерированный заголовок напрямую не включают — только devicetree.h.

Доступ из кода

В отличие от Linux, который разбирает двоичное дерево во время работы, Zephyr обрабатывает его при сборке: двоичный блок и код разбора не помещаются в малые устройства. Идентификатор узла — макрос, его не сохранить в переменную; получают его через DT_PATH(), DT_NODELABEL(), DT_ALIAS(), DT_INST(), DT_CHOSEN(), DT_PARENT()/DT_CHILD(). Дефис и @ в именах становятся подчёркиванием, буквы — строчными: i2c@40002000 превращается в i2c_40002000, clock-frequency — в clock_frequency. Свойства читают DT_PROP() (булево даёт 0 или 1, массив — инициализатор), наличие проверяют DT_NODE_HAS_PROP(), длину — DT_PROP_LEN(); для reg есть DT_REG_ADDR(), DT_REG_SIZE() и варианты _BY_IDX с литеральным индексом, для прерываний — DT_NUM_IRQS(). Это замена таблицам адресов из CMSIS-заголовков, где каждый периферийный блок — константа, а не узел с описанием.

Чем отличается от Kconfig

Правило Zephyr: devicetree — про железо и его состояние при загрузке, Kconfig — про программные функции в образе. Наличие двух UART, их регистры, приоритет прерывания и скорость описаны в дереве; собирать ли драйвер UART — решает Kconfig. Экземпляры драйверов включают только через status, отдельных опций Kconfig для них нет. Исключения: параметры драйверов вроде размера буфера допускаются в дереве со свойствами с префиксом zephyr,, а chosen выбирает экземпляр для роли — например, UART консоли. Для каждого compatible генерируется символ DT_HAS_<compatible>_ENABLED, равный y, если в дереве есть включённый узел с таким compatible, — от него зависят символы драйверов. Что дерево не описывает — раскладку памяти и код старта, — задают скрипты компоновщика и стартовый код. Поток очереди работ и другие объекты ядра к дереву отношения не имеют: это программная, а не аппаратная конфигурация. О выборе версии Zephyr — в ответе о LTS-версиях.