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Modern Embedded Recipes · 77/152

Device Tree 실전 — DTS·DTB·Overlay·Phandle 추적

· Hawk · 3분 읽기

#한 줄 요약

“Device Tree는 hardware 토폴로지 선언입니다.” kernel은 어떤 device가 어디에 있는지 읽고 driver를 매칭합니다.

#DTS·DTB·DTBO

sample.dts ← human readable source
│ dtc -I dts -O dtb -o sample.dtb sample.dts
sample.dtb ← binary blob, bootloader가 kernel에 전달
sample.dtbo ← overlay (run-time merge)

#기본 구조

/dts-v1/;
/ {
model = "MyBoard v1";
compatible = "myco,myboard";
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
cpus {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
cpu@0 {
device_type = "cpu";
compatible = "arm,cortex-a72";
reg = <0>;
};
};
memory@80000000 {
device_type = "memory";
reg = <0x80000000 0x80000000>; // 2 GB at 0x80000000
};
soc {
compatible = "simple-bus";
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
ranges;
uart0: serial@10000000 {
compatible = "ns16550a";
reg = <0x10000000 0x100>;
interrupts = <23>;
clock-frequency = <24000000>;
current-speed = <115200>;
status = "okay";
};
};
};

##address-cells·#size-cells

각 cell은 32-bit value입니다. 부모 노드가 자식의 reg 형식을 결정합니다.

#address-cells = <2>;
#size-cells = <2>;
memory@0 {
reg = <0x0 0x80000000 0x0 0x40000000>; // address (2 cells) + size (2 cells)
/* = 0x0000_0000_8000_0000 길이 0x0000_0000_4000_0000 = 1 GB */
};

64-bit address space는 2 cell을 사용합니다.

#Phandle — Cross-reference

gpio0: gpio@40020000 {
compatible = "snps,dw-apb-gpio";
reg = <0x40020000 0x1000>;
#gpio-cells = <2>;
};
leds {
compatible = "gpio-leds";
led0 {
label = "status";
gpios = <&gpio0 12 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
};
};

&gpio0은 phandle reference입니다. <gpio_pin gpio_flags> 형식을 따릅니다.

#Interrupt 정의

intc: interrupt-controller@8000000 {
compatible = "arm,gic-v3";
interrupt-controller;
#interrupt-cells = <3>;
reg = <0x8000000 0x10000>,
<0x8010000 0x100000>;
};
uart0: serial@10000000 {
interrupts = <GIC_SPI 33 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
interrupt-parent = <&intc>;
};

GIC-v3는 3 cell을 씁니다 (SPI/PPI·number·trigger type).

#Pin Mux

pinctrl: pinctrl@40020000 {
uart0_pins: uart0-pinmux {
pins = "PA9", "PA10";
function = "uart";
bias-disable;
};
};
uart0: serial@10000000 {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&uart0_pins>;
};

부팅 시 kernel이 자동으로 pin mux를 설정합니다.

#I²C·SPI Device 등록

&i2c1 {
status = "okay";
clock-frequency = <400000>;
eeprom@50 {
compatible = "atmel,24c256";
reg = <0x50>;
pagesize = <64>;
};
rtc@68 {
compatible = "dallas,ds3231";
reg = <0x68>;
};
};
&spi1 {
status = "okay";
flash@0 {
compatible = "winbond,w25q128";
reg = <0>;
spi-max-frequency = <50000000>;
};
};

&i2c1은 다른 곳에서 정의된 노드를 증강합니다 (label reference).

#Status Property

&uart2 { status = "disabled"; };
&i2c3 { status = "okay"; };

"okay"는 kernel 활성화, "disabled"는 비활성을 의미합니다. 보드별로 다른 peripheral on/off에 사용합니다.

#Compatible — Driver Matching

compatible = "ti,am335x-uart", "ns16550a";

Linux kernel은 순차 검색을 합니다. ti,am335x-uart 매칭 driver가 우선이고, 없으면 ns16550a로 넘어갑니다.

#Driver 측

static const struct of_device_id my_uart_of_match[] = {
{ .compatible = "ti,am335x-uart" },
{ },
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_uart_of_match);

#Reading Property from Driver

static int my_probe(struct platform_device *pdev) {
struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
u32 freq;
const char *label;
of_property_read_u32(np, "clock-frequency", &freq);
of_property_read_string(np, "label", &label);
/* MMIO mapping */
void __iomem *base = devm_platform_ioremap_resource(pdev, 0);
if (IS_ERR(base)) return PTR_ERR(base);
/* IRQ */
int irq = platform_get_irq(pdev, 0);
if (irq < 0) return irq;
/* GPIO */
struct gpio_desc *gpio = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "reset", GPIOD_OUT_LOW);
return 0;
}

devm_* 변종은 자동 release를 제공합니다. driver unload 시 cleanup이 자동으로 일어납니다.

#Device Tree Overlay

런타임에 DT를 변경합니다. PR Capes·shields·hot-plug device에 씁니다.

/dts-v1/;
/plugin/;
&i2c1 {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
status = "okay";
new_sensor: sensor@68 {
compatible = "bosch,bmp280";
reg = <0x68>;
};
};
Terminal window
dtc -@ -I dts -O dtb -o overlay.dtbo overlay.dts
# Raspberry Pi / BeagleBone
sudo dtoverlay overlay.dtbo

부팅 시 적용도, 동적 적용도 모두 가능합니다.

#/proc/device-tree·dtdiff

Terminal window
# 현재 kernel 본 DT
ls /proc/device-tree/
cat /proc/device-tree/model
# dtdiff
dtc -I fs /proc/device-tree | less

/sys/firmware/devicetree/base/도 같은 내용을 담고 있습니다.

#DTC 컴파일 시 -@ 옵션

Terminal window
dtc -@ -I dts -O dtb -o board.dtb board.dts

-@ 옵션은 symbol table을 포함시킵니다. 이렇게 하면 overlay가 symbol reference를 할 수 있습니다.

#자주 하는 실수

⚠️ #address-cells 부모 vs 자식

soc {
#address-cells = <1>; // 자식 reg의 address cell 수
uart@10000000 {
reg = <0x10000000 0x100>; // 1 address cell + 1 size cell
};
};

자식의 reg은 *부모의 #address-cells*를 따릅니다. 헷갈리기 쉬운 부분입니다.

⚠️ phandle 사용 시 label 없음

gpio_controller@40020000 { // ← label 없음
/* ... */
};
leds {
gpios = <&gpio_controller 12 0>; // ← undefined reference
};

label 정의가 필수입니다.

gpio_controller: gpio_controller@40020000 { ... };

⚠️ Disabled 노드의 child도 disable

&i2c1 {
status = "disabled";
sensor@50 { ... }; // ← parent disabled, driver probe 안 됨
};

⚠️ DTB 로드 시 옛 binary

Terminal window
make dtbs
cp arch/arm/boot/dts/myboard.dtb /boot/

Bootloader가 옛 DTB를 가리키면 변경이 무효가 됩니다. /boot/extlinux/extlinux.conf 또는 u-boot env를 확인합니다.

#정리

  • DTS는 hardware 토폴로지 선언입니다. kernel·bootloader가 읽습니다.
  • 핵심은 compatible·reg·interrupts·status입니다.
  • Phandle로 cross-reference를 만듭니다.
  • Linux driver는 compatible 매칭으로 probe를 수행합니다.
  • Overlay는 런타임 DT 수정입니다.
  • /proc/device-tree로 현재 상태를 확인합니다.

다음 편은 Bootloader U-Boot입니다.

#관련 항목

Modern Embedded Recipes · 78 of 152

  1. 1Modern Embedded Recipes — 모던 임베디드 실전 레시피 시리즈 소개
  2. 2디지털 신호 기초 — Voltage Level·Edge·Setup/Hold 분석
  3. 3임베디드 클럭과 타이밍 — Skew·Jitter·PLL·MMCM 분석
  4. 4GPIO 내부 구조 분해 — Push-Pull·Open-Drain·Schmitt Trigger
  5. 5UART 하드웨어 동작 분석 — Baud Rate·Framing·FIFO
  6. 6SPI 하드웨어 분석 — Clock Mode·MOSI/MISO·Chip Select
  7. 7I2C 하드웨어 분석 — Open-Drain·Clock Stretching·Arbitration
  8. 8ADC 동작 원리 — SAR·Sigma-Delta·Pipelined 비교
  9. 9DAC 동작 원리 — R-2R Ladder·Sigma-Delta·Settling Time
  10. 10PWM 신호 생성 분석 — Duty·Frequency·Dead Time·Center-Aligned
  11. 11CAN 버스 전기적 특성 — Differential·Termination·Dominant/Recessive
  12. 12RS-485·RS-422 차동 신호 분석 — Termination·Biasing·Topology
  13. 13LVDS 차동 신호 분석 — Common-Mode·Impedance·Eye Pattern
  14. 14ARM Cortex-M 시리즈 비교 — M0·M3·M4·M7·M33·M55 분석
  15. 15ARM Cortex-A 시리즈 비교 — A53·A55·A72·A78·X1 분석
  16. 16ARM 레지스터 구조 분석 — R0~R15·CPSR·SPSR·Banked Registers
  17. 17Cortex-M 예외 처리 — Vector Table·NVIC·Tail-Chaining 추적
  18. 18ARM 메모리 맵 분석 — Normal·Device·Strongly-Ordered Region
  19. 19ARM L1·L2 캐시 분석 — Set Associative·Inclusive·Maintenance
  20. 20ARM MPU 활용 — Region·Attribute·Privilege Separation
  21. 21ARM MMU 기초 분석 — Translation Table·TLB·ASID
  22. 22ARM TrustZone-M 기초 — Secure/Non-Secure·NSC·MPC
  23. 23ARM Memory Barrier 실전 — DMB·DSB·ISB·DMA·MMIO
  24. 24임베디드 크로스 컴파일러 분석 — GCC·Clang·Sysroot 구성
  25. 25C 컴파일 4단계 — Preprocess·Compile·Assemble·Link 추적
  26. 26ELF 파일 구조 분석 — Section·Segment·Symbol Table·DWARF
  27. 27링커 스크립트 기초 — SECTIONS·MEMORY·entry point
  28. 28링커 스크립트 고급 — Overlay·BSS·init_array·LMA/VMA
  29. 29임베디드 스타트업 코드 분석 — Reset_Handler·Vector Table·SystemInit
  30. 30C 런타임 crt0 분석 — Stack·BSS Zero·Data Copy·atexit
  31. 31임베디드 메모리 레이아웃 — .text·.rodata·.data·.bss·.heap·.stack
  32. 32임베디드 컴파일러 최적화 분석 — -O0~-O3·-Os·-LTO 비교
  33. 33Map 파일 분석 — Symbol·Section·Size 추적으로 코드 크기 진단
  34. 34Make·CMake 크로스 컴파일 — Toolchain File·Sysroot 통합
  35. 35임베디드 Bootloader 체인 — BootROM·SPL·U-Boot·Kernel·Secure Boot
  36. 36첫 bare-metal 프로그램 작성 — Linker·Startup·main의 최소 구성
  37. 37MMIO 레지스터 직접 접근 — volatile·Memory Map·Aliasing 분석
  38. 38GPIO 드라이버 직접 구현 — STM32 HAL 없이 레지스터로
  39. 39임베디드 클럭 설정 분석 — HSE·PLL·SYSCLK·AHB/APB 분주
  40. 40Cortex-M 인터럽트 핸들링 — NVIC·Priority·Vector·EXTI
  41. 41SysTick 타이머 활용 — 24-bit Counter·1ms Tick·delay 구현
  42. 42UART 드라이버 구현 — polling·interrupt·DMA 3가지 방식 비교
  43. 43SPI 드라이버 구현 — Master·Slave·CRC·DMA
  44. 44I2C 드라이버 구현 — Master·7-bit/10-bit·Clock Stretching 처리
  45. 45임베디드 DMA 기초 — Memory-to-Memory·Peripheral·Circular Mode
  46. 46저전력 모드 분석 — Sleep·Stop·Standby·Wake-up Source
  47. 47IWDG·WWDG 워치독 구현 — Independent vs Window 비교
  48. 48임베디드 Flash 프로그래밍 — Erase·Program·Read While Write
  49. 49DDR 초기화 실패 진단 — Timing·Calibration·Walking Bit Test
  50. 50PWM 출력 실전 — LED 밝기·모터 속도 제어
  51. 51DC 모터 제어 — H-Bridge·PWM Duty·Encoder Feedback
  52. 52스테퍼 모터 제어 — Full Step·Half Step·Microstepping
  53. 53서보 모터 제어 — PWM 1ms~2ms·Closed Loop·PID
  54. 54Character LCD 제어 — HD44780·4-bit Mode·Custom Char
  55. 55SPI OLED 제어 — SSD1306·Frame Buffer·Page 단위 갱신
  56. 56TFT 디스플레이 구동 — RGB565·FSMC·LTDC·DMA2D
  57. 57환경 센서 활용 — BME280 온습압·SHT3x·BMP180 비교
  58. 58IMU 센서 활용 — MPU6050·LSM6DSO·Sensor Fusion
  59. 59CAN 통신 구현 — bxCAN·Filter·Mailbox·CAN-FD
  60. 60USB Device 기초 — Descriptor·Enumeration·Endpoint·HID/CDC
  61. 61Ethernet MAC+PHY 통합 — RMII·lwIP·DMA Descriptor
  62. 62SD Card + FatFs 구현 — SPI/SDIO 모드·CSD/CID·Wear
  63. 63RTC 활용 — Calendar·Alarm·Wake-up Timer·Backup Domain
  64. 64RTOS 도입 결정 분석 — Super Loop vs RTOS 트레이드오프
  65. 65RTOS Task 설계 패턴 — 우선순위·스택·State Machine
  66. 66RTOS Scheduler 동작 분석 — Tick·Context Switch·Yield
  67. 67RTOS Semaphore 활용 — Binary·Counting·ISR Give
  68. 68RTOS Mutex 활용 — Recursive·Priority Inheritance 적용
  69. 69RTOS Queue 활용 — By-Value·By-Reference·Timeout 패턴
  70. 70RTOS Event Group 활용 — Bit Wait·Sync·Notify
  71. 71RTOS Software Timer 활용 — One-shot·Auto-reload·Daemon Task
  72. 72ISR-Safe API 설계 — Reentrant·Atomic·Defer 패턴
  73. 73Priority Inversion 진단·예방 — Mars Pathfinder Lesson 추적
  74. 74Timer Wheel 분석 — Hashed·Hierarchical·O(1) Tick
  75. 75RTOS 디버깅 기법 — Tracealyzer·SystemView·Stack 추적
  76. 76임베디드 Linux 부팅 흐름 분석 — BootROM·U-Boot·Kernel·init
  77. 77U-Boot 활용 — bootcmd·env·tftp·boot.scr 분석
  78. 78Device Tree 실전 — DTS·DTB·Overlay·Phandle 추적
  79. 79Device Tree Overlay 적용 — Runtime fragment·dtoverlay
  80. 80임베디드 커널 빌드 — defconfig·menuconfig·Image·zImage
  81. 81커널 모듈 기초 — init/exit·Parameter·KBuild·DKMS
  82. 82캐릭터 드라이버 작성 — file_operations·cdev·register_chrdev
  83. 83Platform 드라이버 작성 — probe·remove·of_match·DT 바인딩
  84. 84mmap 4가지 모드 — Anonymous·File·Shared·Huge Page
  85. 85epoll 실전 — LT·ET·ONESHOT·EXCLUSIVE 비교
  86. 86UIO·VFIO 분석 — User-Space Driver와 IOMMU 격리
  87. 87sysfs·configfs 활용 — kobject 기반 User 인터페이스
  88. 88IRQ Affinity 튜닝 — smp_affinity·isolcpus·irqbalance
  89. 89루트 파일시스템 구축 — Buildroot 기초·Package·Toolchain
  90. 90임베디드 동적 메모리 — malloc 위험·결정성·대안 분석
  91. 91메모리 정렬과 패딩 분석 — Natural·Strict Alignment·Trap
  92. 92Cache Line Alignment — alignas·Padding·SoA 적용
  93. 93DMA-Friendly Allocator — dma_alloc_coherent·IOMMU·Pool
  94. 94Zero-Copy Pipeline — DMA-BUF·sendfile·io_uring·splice
  95. 95NUMA Memory Topology — numactl·numa_alloc·HBM 적용
  96. 96SIMD 활용 분석 — Intrinsics·Auto-Vectorization·OpenMP SIMD
  97. 97ARM NEON 심화 — Matrix Multiply·FFT·Image Filter 적용
  98. 98임베디드 스택 분석 — high-water·overflow 탐지
  99. 99임베디드 코드 크기 최적화 — -Os·LTO·Section Garbage Collection
  100. 100임베디드 전력 최적화 — Sleep Mode·Clock Gating·DVFS
  101. 101WCET 분석 기법 — Static·Measurement·Hybrid 방법론
  102. 102Lock-Free Ring Buffer 구현 — SPSC·Power-of-2·Memory Order
  103. 103Wait-Free Signaling — Atomic Flag·Sequence·Latest-Value
  104. 104RCU (Read-Copy-Update) 기초 — Quiescent State·Grace Period
  105. 105Hazard Pointer 분석 — Lock-Free Memory Reclamation
  106. 106Compare-And-Swap 패턴 — Stack·Counter·Linked List 적용
  107. 107Atomic Operation 비용 분석 — Fence·Cache Line·Contention
  108. 108Spinlock vs Mutex 결정 가이드 — Context Switch·Hold Time
  109. 109ABA 문제 회피 — Tagged Pointer·Hazard·Generation Counter
  110. 110False Sharing 해결 — Cache Line Padding·SoA 적용
  111. 111MPMC Queue 구현 — Multi-producer Multi-consumer Lock-Free
  112. 112임베디드 디버깅 마인드셋 — 가설·격리·재현·이분탐색
  113. 113JTAG·SWD 안 붙을 때 — 핀·전압·속도·세션 진단
  114. 114GDB 원격 디버깅 — OpenOCD·J-Link·target remote 구성
  115. 115Cortex-M 하드폴트 분석 — Stacked Frame·CFSR 읽기
  116. 116UART 안 찍힐 때 — Bare-metal 체크리스트
  117. 117임베디드 부팅 실패 진단 — 단계별 Isolation
  118. 118인터럽트 누락·중복 진단 — Priority·Pending·Re-entry 추적
  119. 119메모리 오버플로우·오염 진단 — Canary·MPU·Pattern 분석
  120. 120타이밍·Race 진단 — Heisenbug 잡는 법
  121. 121통신 프로토콜 분석 — Logic Analyzer와 Protocol Decoder
  122. 122임베디드 로깅 시스템 설계 — 레벨·버퍼·SWO·Deferred
  123. 123임베디드 포스트모템 분석 — Core Dump와 Field Crash
  124. 124FPGA 기초 분석 — LUT·FF·BRAM·DSP 자원 구조
  125. 125Vivado 사용법 — Project·Constraint·Synth·Impl·Bitstream
  126. 126PCIe BAR 매핑 분석 — Config Space·Enumeration·MMIO 접근
  127. 127AXI 인터페이스 — AXI4·AXI4-Lite·AXI-Stream 비교
  128. 128Zynq PS-PL 통신 — GP·HP·ACP 인터페이스 선택
  129. 129Mailbox Protocol 분석 — Host와 Accelerator를 잇는 Doorbell
  130. 130Command Queue·Submission Queue — NVMe·XDMA 공통 패턴
  131. 131DMA Completion 메커니즘 — Interrupt·Polling·Completion Ring
  132. 132PCIe Streaming 분석 — BAR Type·MSI-X·Kernel Bypass
  133. 133Vitis HLS 분석 — Pragma·Pipeline II·Dataflow 실전 감각
  134. 134HLS 최적화 기법 — Pipeline·Unroll·Partition·Dataflow
  135. 135Vitis AI 분석 — DPU·xmodel·VART
  136. 136OpenCL on FPGA — Kernel·Channel·Burst Memory 분석
  137. 137Intel Quartus 사용법 — Platform Designer·Nios II·HLS
  138. 138Edge Inference 분석 — Cloud vs Edge·Latency·Privacy
  139. 139NPU 아키텍처 분석 — Ethos·Hexagon·Systolic Array 비교
  140. 140딥러닝 Quantization 분석 — PTQ·QAT·INT8·INT4·Calibration
  141. 141TensorRT 분석 — ONNX→Engine·FP16·INT8·DLA·Multi-Stream
  142. 142TFLite Micro 분석 — Op Resolver·Tensor Arena·Cortex-M
  143. 143ONNX Runtime 분석 — Execution Provider와 Cross-Platform 배포
  144. 144Edge Thermal Management — Throttling·DVFS·Fan Curve·Sustained
  145. 145NVIDIA Jetson 분석 — Nano·Xavier·Orin·Thor·JetPack·DLA·VPI
  146. 146Zero-Copy Camera Pipeline — V4L2·DMA-BUF·GPU Import·NPU 직결
  147. 147온디바이스 LLM 추론 — llama.cpp·GGUF·MLX·KV Cache·NPU Backend
  148. 148Cortex-M33 TF-M·TrustZone — Secure Firmware·PSA·MCUboot
  149. 149Matter·Thread 분석 — IoT 통합 표준·Commissioning·Multi-Fabric
  150. 150PCIe → CXL 진화 — 같은 PHY 위 cache-coherent 프로토콜 추가
  151. 151QEMU CXL Type 3 디바이스 에뮬레이션 — 노트북에서 CXL 개발 환경 구축
  152. 152Linux CXL 드라이버 분석 — cxl_pci·cxl_core·region·DAX