DTB 파일 이란?

Cortex-R5 를 QEMU로 에뮬레이션 하려고 자료를 찾는 도중, DTB 파일이란 내용이 있어 기록한다.

 

DTB(Device Tree Blob) 파일은 디바이스 트리(Device Tree) 데이터를 바이너리 형식으로 저장한 파일입니다. 디바이스 트리는 하드웨어 구성을 설명하는 데이터 구조로, 특히 임베디드 시스템과 Linux 커널에서 널리 사용됩니다. DTB 파일은 운영 체제 또는 부트로더가 하드웨어 정보를 동적으로 읽을 수 있도록 설계되었습니다.

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디바이스 트리(Device Tree)란?

디바이스 트리는 하드웨어의 구성 요소와 연결 관계를 설명하는 데이터 구조입니다. 하드웨어 정보를 소스 코드에 직접 하드코딩하는 대신, 별도의 데이터 파일로 관리하여 더 유연한 하드웨어 지원을 제공합니다.

디바이스 트리의 역할

1. 하드웨어 정보 제공:
   • CPU, 메모리, 인터럽트 컨트롤러, 타이머, GPIO, I2C, SPI 등의 구성 정보를 포함.
2. 커널과 하드웨어 분리:
   • 디바이스 트리를 사용하면 커널을 수정하지 않고도 하드웨어 구성을 변경할 수 있습니다.
3. 운영 체제 초기화 지원:
   • 커널이 부팅 시 하드웨어 구성을 동적으로 읽어 초기화에 사용.

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DTB 파일의 특징

1. DTB 형식

• **DTB(Device Tree Blob)**는 DTS(Device Tree Source) 파일을 바이너리 형식으로 컴파일한 파일입니다.
• dtc(Device Tree Compiler)를 사용하여 DTS를 DTB로 변환합니다.

2. DTB 구조

DTB 파일은 트리 형태로 구성되며, 각 노드가 하드웨어 구성 요소를 나타냅니다.

• 노드(Node):
  • 하드웨어 장치를 나타냅니다.
  • 예: CPU, 메모리, 버스.
• 속성(Property):
  • 노드에 대한 세부 정보를 정의합니다.
  • 예: 주소, 인터럽트 번호, 클럭 속도.

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DTB 파일 생성 과정

1. DTS 파일 작성:
   • 텍스트 형식의 디바이스 트리 소스 파일을 작성.
   • 예:

     / {
         model = "My Embedded Board";
         compatible = "myboard,v1";
         memory {
             device_type = "ram";
             reg = <0x80000000 0x20000000>;
         };
         cpus {
             cpu@0 {
                 compatible = "arm,cortex-a53";
             };
         };
     };
     

2. DTC 컴파일:
   • dtc 명령어를 사용해 DTS 파일을 DTB로 컴파일.
   • 예:

     dtc -I dts -O dtb -o myboard.dtb myboard.dts
     

3. DTB 파일 생성:
   • myboard.dtb 파일이 생성되며, 이를 부트로더 또는 커널에서 사용.

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DTB 파일의 사용

1. 부트로더에서 사용

• U-Boot:
  • U-Boot는 부팅 시 DTB 파일을 로드하여 하드웨어 초기화 정보를 커널에 전달.
  • 명령어 예:

    bootm 0x8000 - 0x10000
    

    • 0x10000: DTB 파일의 메모리 주소.

2. 커널에서 사용

• Linux 커널은 DTB 파일을 읽어 하드웨어를 초기화.
• 커널 명령줄에서 DTB 파일 지정:

  bootargs ... dtb=myboard.dtb
  

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DTB의 주요 이점

1. 하드웨어-소프트웨어 분리
   • 디바이스 트리와 커널 코드를 분리하여 유지보수가 쉬움.
2. 다양한 하드웨어 지원
   • 하나의 커널 이미지로 다양한 하드웨어를 지원 가능.
3. 동적 하드웨어 초기화
   • 런타임에 필요한 하드웨어 정보를 동적으로 제공.
4. 커뮤니티 표준
   • ARM 및 RISC-V 아키텍처에서 널리 사용되는 표준.

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DTB와 관련된 파일 및 도구

1. DTS(Device Tree Source):
   • 텍스트 기반 디바이스 트리 파일.
2. DTB(Device Tree Blob):
   • DTS를 컴파일한 바이너리 파일.
3. DTC(Device Tree Compiler):
   • DTS 파일을 DTB로 컴파일하거나, DTB 파일을 DTS로 디컴파일.

   dtc -I dtb -O dts -o myboard.dts myboard.dtb
   

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결론

DTB 파일은 디바이스 트리를 바이너리 형식으로 저장한 파일로, 임베디드 시스템과 Linux 커널에서 하드웨어 초기화 및 지원을 위한 핵심 역할을 합니다.
이를 통해 커널과 하드웨어 구성을 분리하여 유지보수와 확장성을 크게 향상시킬 수 있습니다.