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1. Introduction

Device Tree는 시스템의 물리적 하드웨어를 설명하는데 사용되는 트리 구조입니다. 트리의 각 노드는 표시되는 장치의 특성을 설명합니다. Device Tree의 목적은 클라이언트 프로그램이 동적으로 감지하거나 찾을 수 없는 시스템의 장치 정보를 설명하는 것입니다. 예를 들어, PCI 호스트는 연결된 장치를 probe하고 감지할 수 있습니다. 따라서 PCI 장치를 설명하는 Device Tree 노드가 필요하지 않을 수 있습니다. 그러나 probing으로 감지할 수 없는 경우, 시스템의 PCI host brige를 설명하기 위한 장치 노드가 필요합니다.

Device Tree가 등장하기 전에 커널에는 장치 별 코드가 포함되어 있었습니다. I2C 주변 장치의 주소를 수정하는 것과 같은 작은 변경으로 인해 커널 이미지를 실행하기 위해서 다시 컴파일을 해야만 했습니다.

부트 로더 (예 : U-Boot)는 단일 바이너리(커널 이미지)를 로드하고 실행합니다.

Device Tree 이전에는 복잡성을 줄이고 소량의 정보를 커널에 전달하기 위한 여러 가지 시도가 있었습니다. 부트 로더는 일반적으로 몇 가지 추가 정보를 준비하여, 미리 정의된 레지스터가 가리키는 위치의 메모리에 배치합니다. 이 정보에는 메모리의 크기와 위치같은 기본 정보와 IP 주소와 같은 커널 명령어 정보가 포함됩니다. 커널이 하드 코딩된 초기화 기능이 아닌 하드웨어에 대한 파싱 가능한 정보를 기반으로 하드웨어를 구성할 수 있도록 하는 것이 목표였습니다 (예 : 하드 코딩 된 IP 주소).

Device Tree를 사용하면 커널 자체가 더 이상 각 하드웨어 버전에 대한 특정 코드가 필요하지 않습니다. 대신 그 코드는 Device Tree Blob이라는 별도의 바이너리에 저장합니다. 이를 통해 훨씬 더 간단하고, 훨씬 작은 Device Tree 바이너리만을 변경하여, 동일한 커널 이미지로 다른 하드웨어를 타겟팅할 수 있습니다.

Device Tree는 커널 이미지에 추가하거나 부트 로더를 통해 커널에 전달할 수 있습니다. 장치 유형은 이제 Device Tree 자체에서 정의됩니다. 부트 로더는 일부 정보 (예 : 클럭 주파수)를 Device Tree에 동적으로 추가한 다음 r2 (ARM® 아키텍처의 경우) 또는 r3 (Power Architecture®의 경우)을 통해 시스템 메모리에 있는 트리에 대한 포인터를 전달합니다. 그런 다음 커널은 Device Tree를 읽고 구문 분석을 합니다.

2. Basic device tree

Device Tree는 Power.org (Standard Embedded Power Architecture Platform Requirements) 에 잘 설명되어 있습니다. ePAPR은 시스템 하드웨어를 설명하고, 이 설명을 커널 이미지와 분리하기 위한 개념으로 Device Tree를 정의합니다.

Device Tree는 소프트웨어에서 동적으로 확인할 수 없는 시스템 장치를 설명하는 노드들로 이루어진 트리입니다. 노드는 계층적 부모-자식 관계로 구성됩니다.

이 그림은 플랫폼 유형, CPU 및 메모리를 설명하는 간단한 Device Tree를 나타냅니다. 노드는 속성 및 가치로 이루어진 토큰들의 집합으로 계층 구조 형식으로 구성됩니다. 하위 노드는 계층 내에서 장치들의 상호 관계를 정의합니다. (예 : I2C 장치는 I2C 컨트롤러 노드의 자식입니다.)

P1010 기반 시스템의 정의를 봅니다. 호환 가능한 키워드는 , 형식으로 시스템 이름을 지정합니다. 이것은 운영 체제가 장치에서 어떻게 실행할지 결정하는데 사용될 수 있습니다.

또한 트리에서 cpus라는 노드가 단위 주소가 0 인 하나의 CPU를 정의하는 것을 볼 수 있습니다. 이는 노드의 reg 속성값에 의해 단일 CPU를 사용할 수 있음을 나타냅니다.

마찬가지로 Ethernet이라는 노드의 단위 주소 값은 FE001000입니다.

이 예는 Device Tree의 일부에 대한 간단한 예입니다. 다음 섹션에서는 트리에서 노드를 정의하는데 사용되는 구문의 세부 사항뿐만 아니라 고급 예제를 자세히 설명합니다.

3. Syntax

Device Tree는 노드와 속성으로 이루어진 단순한 트리 구조입니다. 특성은 키-값 쌍이며, 특성과 하위 노드를 모두 포함 할 수 있습니다. 다음 섹션에서는 Device Tree 노드의 기본 문법과 부모-자식 노드 관계를 살펴봅니다.

3.1. Node names

노드 이름은 노드를 식별하는 데 사용되는 레이블입니다. 노드의 구성 요소인 Unit-Address는 노드가 있는 버스의 기본 주소를 알려줍니다. 장치에 접근하는데 사용되는 기본 주소입니다.

자식 노드의 이름은 고유해야 하지만, 동일한 이름으로 노드를 구별하는데 사용되는 “단위 이름”(예: 동일한 SoC의 여러 I2C 장치)으로 해결할 수도 있습니다. 단위 이름은 노드 이름, “@”, 장치 주소 (예 : i2c @ 3000, i2c @ 4000 등등)로 구성됩니다.

동일한 노드에 대한 여러 정의가 Device Tree 컴파일러에 의해 하나로 합쳐집니다.

3.2. Properties

노드는 name = value 형식으로 구성된 속성들을 포함할 수 있습니다. name 은 문자열만으로, 반면에 value는 string, byte, number, phandle 또는 모든 것이 조합된 형식으로 구성됩니다.

compatible = “fsl,mpc8610-msi”, “fsl,mpic-msi”;
reg = <0 0 0x8000000>;
interrupt-parent = <&mpic>;

NOTE

Device Tree에서 숫자( number)는 항상 32-bit big-endian이어야 합니다. 때때로 다수의 32-bit big-endian은 큰 수를 표현하는데 사용합니다.(예를 들어 64-bit)

3.3. Phandle

phandle(포인터 핸들)은 노드가 다른 노드의 속성에서 참조될 수 있도록 해당 노드의 고유 식별 (32bit) 값입니다. 간단히 말해서, 다른 노드에 대한 포인터가 포함된 노드의 속성입니다. phandle은 각 레이블에 대한 Device Tree 컴파일러 또는 U-Boot에 의해 만들어집니다.

다음 예제에서 <&label>는 DTC에 의해 레이블이 지정된 노드의 phandle로 변환됩니다.

name@address {
= <&label>; };

label: name@adresss {

}

인터럽트에 가장 일반적으로 사용됩니다.

mpic: pic@40000 {

interrupt-controller;

#address-cells = <0>;

#interrupt-cells = <4>;

reg = <0x40000 0x40000>;

compatible = “fsl,mpic”;

device_type = “open-pic”;

};

interrupt-parent는 레이블 mpic을 가진 노드에 phandle을 할당합니다.

3.4. Aliases

별칭 노드는 다른 노드의 인덱스입니다. 노드의 속성은 phandles가 아니라 Device Tree 내의 경로입니다.

aliases {

ethernet0 = &enet0;

ethernet1 = &enet1;

ethernet2 = &enet2;

serial0 = &serial0;

serial1 = &serial1;

pci0 = &pci0;

};

Introduction to Device Trees - 1