深入描述dts和dtsi的区别

QA：dts和dtsi的区别

在嵌入式 Linux 系统中，DTS（Device Tree Source）和 DTSI（Device Tree Source Include）是描述硬件设备树的文件格式。它们本质上是同一种语法的文件，但在使用上有一定区别。以下是两者的主要差异和用途：

1. 文件类型和用途

DTS (Device Tree Source)
DTS 文件是设备树的主文件，描述了一个具体设备或板子的硬件配置。每个具体的硬件设备都会有一个对应的 DTS 文件，它是系统用来解析设备硬件结构的主要输入。
例如：board.dts。
DTSI (Device Tree Source Include)
DTSI 文件是设备树的包含文件，通常是一个共享的硬件描述片段，供多个 DTS 文件引用。DTSI 文件中定义的是通用或模块化的硬件配置，目的是实现代码复用。
例如：chip.dtsi。

2. 内容层次

DTS
通常定义特定板级硬件相关的配置，例如 GPIO 引脚分配、外设启用等。

/dts-v1/;
/include/ "chip.dtsi"

/ {
    model = "Custom Board";
    compatible = "custom,board";

    aliases {
        serial0 = &uart0;
    };

    chosen {
        stdout-path = &uart0;
    };
};

DTSI
通常定义 SoC（芯片）级或通用硬件部分的配置，适用于多个设备树文件。

/dts-v1/;

/ {
    soc {
        uart0: serial@10000000 {
            compatible = "ns16550";
            reg = <0x10000000 0x1000>;
            clock-frequency = <24000000>;
        };
    };
};

3. 继承和覆盖

DTS 文件通过 /include/ 指令包含 DTSI 文件中的内容，然后可以覆盖其中的属性。

例如：

在 chip.dtsi 中定义了 UART 外设；
在 board.dts 中可以基于 chip.dtsi，启用或修改 UART 的配置。

继承示例

chip.dtsi:

/include/ "chip.dtsi"

&uart0 {
    status = "okay"; // 覆盖为启用
};

board.dts:

/include/ "chip.dtsi"

&uart0 {
    status = "okay"; // 覆盖为启用
};

4. 文件组织

DTSI 通常由芯片厂商或 SoC 开发人员提供，用于定义通用部分，例如 CPU、外设等。
DTS 通常由板级开发人员创建，用于描述特定开发板或产品的具体硬件配置。

5. 总结对比

属性	DTS	DTSI
用途	定义具体设备或板级配置	定义共享或通用硬件配置
作用	具体化设备树描述	模块化、复用
包含关系	可引用多个 DTSI 文件	通常不引用其他文件
适用范围	针对单个设备/板子	针对芯片级或通用配置

通过这种分层结构，可以实现设备树文件的模块化和复用，从而简化开发和维护工作。

QA：如果我是板级工程师，那么我不应该修改dtsi文件，而是只能新增或者修改dts文件？

是的，作为板级工程师，一般不建议直接修改 DTSI 文件，而是通过新增或修改 DTS 文件来完成硬件描述。这样做的原因如下：

为什么不建议修改 DTSI 文件？

DTSI 文件通常由芯片厂商或 BSP 提供
- DTSI 文件一般描述的是芯片级（SoC 级）的硬件资源和特性，这些内容是通用的，适用于多种不同的开发板或设备。修改 DTSI 可能会影响其他使用相同芯片的项目。
- 如果您修改了 DTSI 文件，在后续升级厂商提供的 BSP（Board Support Package）时，可能会导致冲突，甚至丢失修改内容。
分层设计的目的
- DTSI 文件的作用是描述通用硬件资源，而 DTS 文件是为具体板级定制的。通过继承和覆盖，可以避免直接修改通用内容，从而维护良好的分层结构。
方便维护和协作
- 当多个工程师协作开发时，如果每个人都能随意修改 DTSI 文件，会导致难以追踪改动来源，增加协作复杂度。
- 如果只修改 DTS 文件，改动是板级特有的，容易维护和调试。

正确的做法：通过 DTS 文件实现定制化

如果需要在板级启用或修改某些硬件资源，可以在 DTS 文件中通过继承和覆盖的方式实现。以下是常见情况的处理方式：

1. 启用某些外设

DTSI 文件中通常将外设状态设置为 "disabled"，您可以在 DTS 文件中将其改为 "okay"。

/include/ "chip.dtsi"

&uart0 {
    status = "okay";  // 启用 UART0
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&uart0_pins>;
};

2. 添加板级特有的外设

如果板子上有芯片厂商未定义的外设，比如额外的传感器或定制模块，可以直接在 DTS 文件中新增节点，而无需修改 DTSI 文件。

&i2c1 {
    status = "okay";

    temp_sensor@48 {
        compatible = "mycompany,temp-sensor";
        reg = <0x48>;
    };
};

3. 覆盖特定配置

如果板级需要调整某些硬件资源（例如 GPIO 引脚或时钟频率），可以在 DTS 中覆盖 DTSI 的默认配置：

&spi0 {
    status = "okay";
    cs-gpios = <&gpio1 5 GPIO_ACTIVE_LOW>;  // 修改片选引脚
};

如果修改 DTSI 是必需的情况

尽管一般不建议修改 DTSI 文件，但在以下情况下，可以考虑调整：

厂商提供的 DTSI 文件存在错误
如果您确认芯片厂商的 DTSI 文件有问题（如硬件地址或属性错误），可以修复后在项目内使用。
特定项目的定制需求
如果您确定该 DTSI 文件仅用于当前项目，且不会影响其他设备或板子，可以直接修改，但需要清楚记录原因。
实验性调试
如果某些问题需要快速验证，您可以临时修改 DTSI，但在正式实现时应将更改移到 DTS 文件中。

总结建议

优先修改 DTS 文件：通过覆盖或新增节点实现板级定制。
尽量避免修改 DTSI 文件：保持芯片级硬件描述的通用性。
如需修改 DTSI 文件：确保原因充分，并明确记录，以便后续维护。

通过这种方式，可以既满足项目需求，又维持代码的模块化和可维护性。

QA：有人说dts和dtsi的关系就像.c文件和.h文件的include关系。这样的说法准确吗？

网上将 DTS 和 DTSI 的关系类比为 .c 文件和 .h 文件的关系，并不完全准确。这种类比可能有助于初学者快速理解它们的引用方式，但实际上两者的作用和结构存在显著差异。

为什么类比不准确？

1. .h 文件与 .c 文件的分工明确

.h 文件：主要是接口声明，定义函数、变量或结构体的原型。它不包含具体实现。
.c 文件：主要是实现具体功能，编写函数的逻辑代码。

这种分工明确的方式在 DTS 和 DTSI 中并不存在，因为 DTSI 文件不仅包含“声明”内容，还包含许多具体配置（属性和硬件节点），可以直接被系统解析和使用。

2. DTSI 文件包含具体实现

DTSI 文件并不是简单的“声明文件”，而是包含大量具体硬件配置。例如：

uart0: serial@10000000 {
    compatible = "ns16550";
    reg = <0x10000000 0x1000>;
    clock-frequency = <24000000>;
    status = "disabled";
};

以上代码实际上已经定义了 UART 的硬件地址、寄存器大小和时钟频率，这些是完整的硬件描述，直接参与设备树解析，并非简单的“接口声明”。

3. DTS 和 DTSI 的关系是“继承与覆盖”

DTS 文件从 DTSI 文件中“继承”节点配置，并可以通过覆盖来调整具体的属性值。这种行为更接近面向对象编程中的“继承”关系，而不是简单的“引用”关系。

更贴切的类比是什么？

将 DTSI 比作一个“父类”或“模板”，将 DTS 比作一个“子类”可能更恰当：

DTSI 定义了通用的硬件节点和默认配置，相当于父类提供的通用功能和默认属性。
DTS 则在继承 DTSI 内容的基础上，进一步细化或修改配置，相当于子类对父类进行扩展或覆盖。

示例（继承与覆盖关系）

// chip.dtsi
soc {
    uart0: serial@10000000 {
        compatible = "ns16550";
        reg = <0x10000000 0x1000>;
        clock-frequency = <24000000>;
        status = "disabled";  // 默认禁用
    };
};

// board.dts
/include/ "chip.dtsi"

&uart0 {
    status = "okay";  // 覆盖为启用
};

在这个例子中：

chip.dtsi 定义了通用的 UART 硬件节点和属性；
board.dts 继承了 chip.dtsi 中的内容，并根据具体板级需求调整状态。

总结：为什么网上的类比有局限性？

DTSI 文件不仅仅是“声明”性质，它包含具体实现，而 .h 文件不包含实现。
DTS 文件不是从零开始实现所有功能，而是基于 DTSI 的内容进行扩展或覆盖。
它们的关系更接近“模板（父类）”与“实例（子类）”，而不是“接口与实现”。

因此，用 继承与覆盖 来描述 DTS 和 DTSI 的关系，比简单的 .c 和 .h 文件类比更准确，也更符合设备树的实际用法。