리눅스 시스템 구조와 부트 과정 이해(5) - 디바이스 트리

앞선 게시글의 내용을 정리하자면 아래와 같다.

① [전원 인가]
    ↓
② [ROM 코드 실행 (SoC 내부 Bootloader)]
    - SD 카드 또는 USB 부팅 장치 탐색
    - start.elf, config.txt, kernel.img 등의 존재 확인

③ [GPU 펌웨어 실행: start.elf]
    - VideoCore(GPU)에서 실행됨
    - config.txt 읽고 파싱
    - overlays (.dtbo) 병합
    - kernel 이미지 + 디바이스 트리(.dtb) 로드

④ [커널 실행 (ARM CPU 시작)]
    - .dtb 기반 하드웨어 정보 구성
    - 필요한 드라이버 초기화 (UART, I2C, SPI 등)

⑤ [루트 파일 시스템 마운트]
    - cmdline.txt에 지정된 root 파티션 마운트
    - init 프로세스 실행

⑥ [유저 공간 진입]
    - systemd, shell, 데스크탑 환경 또는 서비스 시작

이 흐름에 따라 부트로더가 실행되면서 디바이스 트리를 기반으로 실제 사용되는 하드웨어핀의 드라이버를 초기화, 해당 하드웨어 핀에 매핑된 기능을 지정한다.

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즉, 디바이스 트리(Device Tree)란 커널이 하드웨어 정보를 사전에 알 수 없기 때문에, 부팅 시 .dtb 파일을 통해
"어떤 핀을 어떤 장치로 사용할지" 정보를 알려주는 방식이라고 생각하면 된다.

• 예: GPIO14 → UART Tx / GPIO2 → I2C SDA 등
• 최종적으로 커널에 전달되는 디바이스 트리(.dtb)는 config.txt와 .dtbo 오버레이 설정을 반영한 결과물이다
• 커널은 이를 기반으로 핀/장치를 초기화하고 해당 드라이버를 로딩함

/boot 폴더를 살펴보면, dtb 파일이 있으며 그 안에 있는 overlay 폴더에는 dtbo 파일들이 있는 것을 확인할 수 있다. 이 파일들은 다음 과정을 통해 실행된다.

1. 기본 디바이스 트리 (.dtb)
   * /boot/firmware/에 위치
   * 부트로더(start.elf)가 보드 모델에 따라 자동 선택
   * 보드가 Raspberry Pi 4이면 bcm2711-rpi-4-b.dtb 사용
   * 보드가 Raspberry Pi 5이면 bcm2712-rpi-5-b.dtb 사용
   * 커널에 전달되어 기본적인 하드웨어 초기화 정보 제공
   
   
2. 오버레이 (.dtbo)
   * /boot/firmware/overlays/에 위치
   *  uart1.dtbo, spi1-1cs.dtbo, i2c-gpio.dtbo 등
   *  사용자가 config.txt에 명시하면 부팅 시 dtb와 병합됨.
   *  부트로더(start.elf)는 기본 .dtb를 읽고 지정된 .dtbo 파일들을 병합(merge) 최종적으로 완성된 디바이스 트리를 커널에 전달한다.

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리눅스 시스템 구조와 부트 과정 이해(1) - dmesg, 부트로더

위 게시글에서 config.txt 파일 내용에 하기 내용을 추가하여 UART를 활성화 시켰는데,

enable_uart=1
dtoverlay=disable-bt

dtoverlay=disable-bt 설정은 disable-bt.dtbo를 기본 .dtb에 병합하여, Bluetooth 모듈 사용을 비활성화하고, 해당 모듈이 점유하던 UART0 (ttyAMA0) 핀(GPIO14/15)을 일반 UART 통신용으로 다시 사용할 수 있도록 디바이스 트리에 명시하는 역할을 한다.