基于SF32创建Zephyr 应用工程并获取设备树节点-平芜编程栈

一、创建自己的 Zephyr 应用工程

除去以下方法，也可以参考官网提供的办法：zephyr官方文档

想要快速创建一个属于自己的 Zephyr 应用工程，最直接的方法是复制并修改现有的示例工程。下面以helloworld为例，介绍具体步骤：

1. 复制工程
在 Zephyr 项目目录中（例如zephyrproject/zephyr），找到samples/hello_world文件夹。将其复制到你希望存放自定义项目的目录中，并可以重命名（例如my_app）。

2. 配置环境（推荐）
在终端中激活 Zephyr 开发环境，执行以下命令。在编译后将会生成compile_commands.json文件。该文件能帮助 VS Code 实现精确的代码跳转和智能提示。

west config build.cmake-args -- -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=ON

3. 编译工程
切换到你的应用工程目录（例如my_app），执行编译命令。这里以sf32lb52_devkit_lcd开发板为例。（切换到工程目录下编译是为了在当前工程目录下生成build文件夹，方便代码转跳和提示以及查看生成的文件）

west build -p always -b sf32lb52_devkit_lcd

编译成功后，会在build目录下生成zephyr.elf、zephyr.bin等固件文件，同时也会生成compile_commands.json文件，从而启用代码跳转功能。

二、设备树（Devicetree）简介

如果想更详细的了解请参考 Zephyr 官方文档：zephyr官方文档-设备树

1. 设备树简介

设备树是一种描述硬件资源的层次化数据结构。在 Zephyr 中，它用于将硬件配置信息从驱动代码中分离出来，提高代码的可移植性。

设备树的处理流程主要涉及两种输入文件：

设备树源文件（.dts / .dtsi）：描述具体板级或 SoC 的硬件构成。
设备树绑定文件（.yaml）：定义节点属性的格式、约束和含义，用于验证.dts文件。

构建系统（如 CMake）会根据这些文件生成一个 C 头文件（devicetree_generated.h），供应用程序和驱动程序通过统一的 API 访问硬件信息。

2. 节点（Node）

设备树由节点组成，以树形结构组织，根节点为/。

2.1 节点层级与路径

根节点：整个设备树的起点，路径为/。

父子关系：子节点必须定义在父节点内部，这反映了硬件的物理连接或逻辑归属关系。例如，一个 I2C 传感器节点必须定义在其所属的 I2C 控制器节点之下。

// 示例：I2C总线及其设备 / { // 根节点 soc { // 片上系统节点 i2c0: i2c@40003000 { // I2C控制器节点 compatible = "nordic,nrf-twim"; reg = <0x40003000 0x1000>; apds9960@39 { // I2C传感器（子节点） compatible = "avago,apds9960"; reg = <0x39>; // I2C从地址 }; }; }; };

节点路径：通过从根节点到目标节点的所有名称连接而成，类似文件系统路径。例如，上述传感器的路径是/soc/i2c@40003000/apds9960@39。

2.2 节点标识

为了便于引用节点，设备树提供了几种标识方法：

节点标签（Label）：在节点定义时，可以为其附加一个唯一的标签。之后可以通过&标签名来引用该节点，无需写出冗长的路径。
```
led0: led { // 定义标签 `led0` label = "User LED"; gpios = <&gpioa 5 GPIO_ACTIVE_HIGH>; }; // 在其他地方使用标签引用 &led0 { status = "okay"; };
```
单元地址（Unit Address）：节点名中@符号后的部分，用于表示节点在父节点地址空间中的位置。其含义因硬件类型而异：
硬件类型单元地址含义示例
内存映射外设寄存器基地址 uart@40001000
I2C 设备 I2C 从机地址 eeprom@50
SPI 设备片选（CS）线编号 flash@0
内存/Flash 起始地址 memory@80000000

硬件类型	单元地址含义	示例
内存映射外设	寄存器基地址	`uart@40001000`
I2C 设备	I2C 从机地址	`eeprom@50`
SPI 设备	片选（CS）线编号	`flash@0`
内存/Flash	起始地址	`memory@80000000`

3. Aliases 和 Chosen 节点

这两个特殊节点提供了全局引用特定节点的方式。

aliases节点：为节点定义简短别名，常用于为通用功能（如led0,i2c-1）指定具体硬件。
```
aliases { my-uart = &uart0; // 为 `uart0` 节点定义别名 `my-uart` led0 = &green_led; };
```
chosen节点：由系统或引导程序指定全局选择，用于确定某些关键设备，如控制台、内存等。
```
chosen { zephyr,console = &uart0; // 指定调试控制台为 uart0 zephyr,sram = &sram0; // 指定主内存 };
```

三、在应用程序中获取设备树节点

Zephyr 提供了一系列宏，用于在 C 代码中获取设备树节点信息。以下是几种常用方式：

方式	宏	说明
通过节点标签	`DT_NODELABEL(label_name)`	使用节点上定义的标签。
通过完整路径	`DT_PATH(node_level1, node_level2, ...)`	指定从根节点开始的完整路径。
通过别名	`DT_ALIAS(alias_name)`	使用`aliases`节点中定义的别名。
通过 chosen 节点	`DT_CHOSEN(chosen_property)`	使用`chosen`节点中指定的属性。
通过 compatible 属性	`DT_INST_GET_BY_COMPATIBLE(inst_num, compatible_str)`	根据兼容性字符串和实例号获取。

实践示例：点亮 LED

我们通过一个简单的 LED 闪烁程序来演示如何获取和使用设备树节点。在开发板的设备树文件sf32lb52_devkit_lcd.dts中 (该文件位于C:\Users\%USERPROFILE%\zephyrproject\zephyr\boards\sifli\sf32lb52_devkit_lcd)，LED 定义如下：

// 设备树片段 leds { compatible = "gpio-leds"; led0: led0 { label = "LED0"; gpios = <&gpioa_00_31 26 GPIO_ACTIVE_LOW>; // GPIO 引脚定义 }; };

在应用程序中，我们可以通过多种方式获取led0节点，并控制其对应的 GPIO：

#include<zephyr/kernel.h>#include<zephyr/drivers/gpio.h>#include<zephyr/devicetree.h>// 必须包含此头文件/* 方法1：使用节点标签（最直接） */#defineLED0_NODEDT_NODELABEL(led0)/* 方法2：使用别名（如果aliases中有定义） */// #define LED0_NODE DT_ALIAS(led0)/* 方法3：使用完整路径 */// #define LED0_NODE DT_PATH(leds, led0)// 获取LED的设备树规范（包括GPIO控制器、引脚号、标志）staticconststructgpio_dt_specled=GPIO_DT_SPEC_GET(LED0_NODE,gpios);voidmain(void){intret;// 1. 检查GPIO设备是否就绪if(!gpio_is_ready_dt(&led)){printk("Error: LED device (%s) is not ready\n",led.port->name);return;}// 2. 将引脚配置为输出模式ret=gpio_pin_configure_dt(&led,GPIO_OUTPUT_ACTIVE);if(ret<0){printk("Error %d: failed to configure LED pin\n",ret);return;}printk("Blinking LED on %s pin %d\n",led.port->name,led.pin);// 3. 主循环中闪烁LEDwhile(1){gpio_pin_toggle_dt(&led);// 翻转引脚状态k_sleep(K_MSEC(1000));// 延时1秒}}