ACPI设备树 - ACPI命名空间的表示

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作者:

郑律 <lv.zheng@intel.com>

鸣谢:

感谢张锐 <rui.zhang@intel.com> 和 Rafael J.Wysocki <rafael.j.wysocki@intel.com> 的帮助。

摘要

Linux ACPI子系统将ACPI命名空间对象转换为位于 /sys/devices/LNXSYSTM:00 下的Linux设备树，并在收到ACPI热插拔通知事件时对其进行更新。此层次结构中的每个设备对象在 /sys/bus/acpi/devices 中都有一个相应的符号链接。

本文档阐述了ACPI设备树的结构。

ACPI定义块

ACPI固件在系统内存地址空间中设置RSDP（根系统描述指针），指向XSDT（扩展系统描述表）。XSDT始终使用其第一个条目指向FADT（固定ACPI描述表），FADT中的数据包含描述硬件固定ACPI功能的各种固定长度条目。FADT包含指向DSDT（差分系统描述表）的指针。XSDT还包含指向可能多个SSDT（辅助系统描述表）的条目。

DSDT和SSDT数据以称为定义块的数据结构组织，这些定义块包含各种对象的定义，包括以AML（ACPI机器语言）编码的ACPI控制方法。DSDT的数据块以及SSDT的内容共同构成了一个称为ACPI命名空间的分层数据结构，其拓扑结构反映了底层硬件平台的结构。

上述ACPI系统定义表之间的关系在以下图表中进行了说明

+---------+    +-------+    +--------+    +------------------------+
|  RSDP   | +->| XSDT  | +->|  FADT  |    |  +-------------------+ |
+---------+ |  +-------+ |  +--------+  +-|->|       DSDT        | |
| Pointer | |  | Entry |-+  | ...... |  | |  +-------------------+ |
+---------+ |  +-------+    | X_DSDT |--+ |  | Definition Blocks | |
| Pointer |-+  | ..... |    | ...... |    |  +-------------------+ |
+---------+    +-------+    +--------+    |  +-------------------+ |
               | Entry |------------------|->|       SSDT        | |
               +- - - -+                  |  +-------------------| |
               | Entry | - - - - - - - -+ |  | Definition Blocks | |
               +- - - -+                | |  +-------------------+ |
                                        | |  +- - - - - - - - - -+ |
                                        +-|->|       SSDT        | |
                                          |  +-------------------+ |
                                          |  | Definition Blocks | |
                                          |  +- - - - - - - - - -+ |
                                          +------------------------+
                                                       |
                                          OSPM Loading |
                                                      \|/
                                                +----------------+
                                                | ACPI Namespace |
                                                +----------------+

               Figure 1. ACPI Definition Blocks

注意

RSDP还可以包含指向RSDT（根系统描述表）的指针。平台提供RSDT是为了实现与ACPI 1.0操作系统的兼容性。如果XSDT存在，操作系统应使用XSDT。

ACPI命名空间示例

所有定义块都加载到一个单一的命名空间中。该命名空间是一个由名称和路径标识的对象层次结构。以下命名约定适用于ACPI命名空间中的对象名称

  1. 所有名称均为32位长。

  2. 名称的第一个字节必须是‘A’ - ‘Z’中的一个，或者‘_’。

  3. 名称的其余每个字节必须是‘A’ - ‘Z’、‘0’ - ‘9’中的一个，或者‘_’。

  4. 以‘_’开头的名称由ACPI规范保留。

  5. 符号‘\’表示命名空间的根（即，以‘\’为前缀的名称是相对于命名空间根的）。

  6. 符号‘^’表示当前命名空间节点的父级（即，以‘^’为前缀的名称是相对于当前命名空间节点父级的）。

下图显示了一个ACPI命名空间示例

+------+
| \    |                     Root
+------+
  |
  | +------+
  +-| _PR  |                 Scope(_PR): the processor namespace
  | +------+
  |   |
  |   | +------+
  |   +-| CPU0 |             Processor(CPU0): the first processor
  |     +------+
  |
  | +------+
  +-| _SB  |                 Scope(_SB): the system bus namespace
  | +------+
  |   |
  |   | +------+
  |   +-| LID0 |             Device(LID0); the lid device
  |   | +------+
  |   |   |
  |   |   | +------+
  |   |   +-| _HID |         Name(_HID, "PNP0C0D"): the hardware ID
  |   |   | +------+
  |   |   |
  |   |   | +------+
  |   |   +-| _STA |         Method(_STA): the status control method
  |   |     +------+
  |   |
  |   | +------+
  |   +-| PCI0 |             Device(PCI0); the PCI root bridge
  |     +------+
  |       |
  |       | +------+
  |       +-| _HID |         Name(_HID, "PNP0A08"): the hardware ID
  |       | +------+
  |       |
  |       | +------+
  |       +-| _CID |         Name(_CID, "PNP0A03"): the compatible ID
  |       | +------+
  |       |
  |       | +------+
  |       +-| RP03 |         Scope(RP03): the PCI0 power scope
  |       | +------+
  |       |   |
  |       |   | +------+
  |       |   +-| PXP3 |     PowerResource(PXP3): the PCI0 power resource
  |       |     +------+
  |       |
  |       | +------+
  |       +-| GFX0 |         Device(GFX0): the graphics adapter
  |         +------+
  |           |
  |           | +------+
  |           +-| _ADR |     Name(_ADR, 0x00020000): the PCI bus address
  |           | +------+
  |           |
  |           | +------+
  |           +-| DD01 |     Device(DD01): the LCD output device
  |             +------+
  |               |
  |               | +------+
  |               +-| _BCL | Method(_BCL): the backlight control method
  |                 +------+
  |
  | +------+
  +-| _TZ  |                 Scope(_TZ): the thermal zone namespace
  | +------+
  |   |
  |   | +------+
  |   +-| FN00 |             PowerResource(FN00): the FAN0 power resource
  |   | +------+
  |   |
  |   | +------+
  |   +-| FAN0 |             Device(FAN0): the FAN0 cooling device
  |   | +------+
  |   |   |
  |   |   | +------+
  |   |   +-| _HID |         Name(_HID, "PNP0A0B"): the hardware ID
  |   |     +------+
  |   |
  |   | +------+
  |   +-| TZ00 |             ThermalZone(TZ00); the FAN thermal zone
  |     +------+
  |
  | +------+
  +-| _GPE |                 Scope(_GPE): the GPE namespace
    +------+

                  Figure 2. Example ACPI Namespace

Linux ACPI设备对象

Linux内核的核心ACPI子系统为表示设备、电源资源处理器、热区的ACPI命名空间对象创建 struct acpi_device 对象。这些对象通过sysfs以目录形式导出到用户空间，位于 /sys/devices/LNXSYSTM:00 子树下。它们的名称格式为 <bus_id:instance>，其中‘bus_id’指代给定对象的ACPI命名空间表示，而‘instance’用于区分相同‘bus_id’的不同对象（它是无符号整数的两位十进制表示）。

‘bus_id’的值取决于其所属对象的类型，如下表所示

+---+-----------------+-------+----------+
|   | Object/Feature  | Table | bus_id   |
+---+-----------------+-------+----------+
| N | Root            | xSDT  | LNXSYSTM |
+---+-----------------+-------+----------+
| N | Device          | xSDT  | _HID     |
+---+-----------------+-------+----------+
| N | Processor       | xSDT  | LNXCPU   |
+---+-----------------+-------+----------+
| N | ThermalZone     | xSDT  | LNXTHERM |
+---+-----------------+-------+----------+
| N | PowerResource   | xSDT  | LNXPOWER |
+---+-----------------+-------+----------+
| N | Other Devices   | xSDT  | device   |
+---+-----------------+-------+----------+
| F | PWR_BUTTON      | FADT  | LNXPWRBN |
+---+-----------------+-------+----------+
| F | SLP_BUTTON      | FADT  | LNXSLPBN |
+---+-----------------+-------+----------+
| M | Video Extension | xSDT  | LNXVIDEO |
+---+-----------------+-------+----------+
| M | ATA Controller  | xSDT  | LNXIOBAY |
+---+-----------------+-------+----------+
| M | Docking Station | xSDT  | LNXDOCK  |
+---+-----------------+-------+----------+

 Table 1. ACPI Namespace Objects Mapping

根据ACPI系统描述表的内容创建 struct acpi_device 对象时，适用以下规则（如上表第一列的字母和第二列的符号所示）

N

对象的来源是ACPI命名空间节点（如第二列中命名对象的类型所示）。在这种情况下，对象在sysfs中的目录将包含‘path’属性，其值为从命名空间根到该节点的完整路径。

F

struct acpi_device 对象是为固定硬件功能创建的（如第二列中固定功能标志的名称所示），因此其sysfs目录将不包含‘path’属性。

M

struct acpi_device 对象是为具有特定控制方法的ACPI命名空间节点创建的（如第二列中ACPI定义设备的类型所示）。包含其命名空间路径的‘path’属性将存在于其sysfs目录中。例如，如果ACPI命名空间节点存在 _BCL 方法，将为其创建一个‘bus_id’为LNXVIDEO的 struct acpi_device 对象。

上表的第三列指出了哪些ACPI系统描述表包含了用于创建由给定行表示的 struct acpi_device 对象的信息（xSDT表示DSDT或SSDT）。

上表的第四列指出了 struct acpi_device 对象的‘bus_id’生成规则

_HID

表格最后一列中的 _HID 表示对象的 bus_id 来源于对应ACPI命名空间节点下存在的 _HID/_CID 标识对象。然后，对象的sysfs目录将包含‘hid’和‘modalias’属性，可用于检索该对象的 _HID 和 _CIDs。

LNXxxxxx

对于 bus_id 为“LNXxxxxx”形式（伪设备）的 struct acpi_device 对象，也存在‘modalias’属性，在这种情况下它包含 bus_id 字符串本身。

device

表格最后一列中的‘device’表示对象的 bus_id 无法从对应ACPI命名空间节点的 _HID/_CID 中确定，尽管该对象代表一个设备（例如，它可能是一个定义了 _ADR 但没有 _HID 或 _CID 的PCI设备）。在这种情况下，字符串‘device’将用作对象的 bus_id。

Linux ACPI物理设备粘合层

ACPI设备（即 struct acpi_device）对象可以链接到Linux设备层次结构中表示“物理”设备（例如，PCI总线上的设备）的其他对象。如果发生这种情况，意味着ACPI设备对象是某个以其他方式表示的设备的“伴侣”，并用于 (1) 提供无法通过其他方式获取的该设备的配置信息，以及 (2) 借助其ACPI控制方法对设备执行特定操作。一个ACPI设备对象可以以这种方式链接到多个“物理”设备。

如果ACPI设备对象链接到“物理”设备，其sysfs目录将包含指向目标设备对象sysfs目录的“physical_node”符号链接。反过来，目标设备的sysfs目录将包含指向伴侣ACPI设备对象sysfs目录的“firmware_node”符号链接。链接机制依赖于ACPI命名空间提供的设备标识。例如，如果有一个表示PCI设备的ACPI命名空间对象（即，在表示PCI桥的ACPI命名空间对象下的一个设备对象），其 _ADR 返回 0x00020000 且父PCI桥的总线号为0，则为该ACPI命名空间对象创建的 struct acpi_device 对象所代表的sysfs目录将包含指向相应PCI设备的 /sys/devices/pci0000:00/0000:00:02:0/ sysfs 目录的‘physical_node’符号链接。

链接机制通常是总线特定的。其实现的核心位于 drivers/acpi/glue.c 文件中，但根据涉及的总线类型，在其他地方也有补充部分。例如，其PCI特定部分位于 drivers/pci/pci-acpi.c。

Linux ACPI设备树示例

对应于图2所示ACPI命名空间示例（并增加了固定的PWR_BUTTON/SLP_BUTTON设备）的 struct acpi_device 对象sysfs层次结构如下所示

+--------------+---+-----------------+
| LNXSYSTM:00  | \ | acpi:LNXSYSTM:  |
+--------------+---+-----------------+
  |
  | +-------------+-----+----------------+
  +-| LNXPWRBN:00 | N/A | acpi:LNXPWRBN: |
  | +-------------+-----+----------------+
  |
  | +-------------+-----+----------------+
  +-| LNXSLPBN:00 | N/A | acpi:LNXSLPBN: |
  | +-------------+-----+----------------+
  |
  | +-----------+------------+--------------+
  +-| LNXCPU:00 | \_PR_.CPU0 | acpi:LNXCPU: |
  | +-----------+------------+--------------+
  |
  | +-------------+-------+----------------+
  +-| LNXSYBUS:00 | \_SB_ | acpi:LNXSYBUS: |
  | +-------------+-------+----------------+
  |   |
  |   | +- - - - - - - +- - - - - - +- - - - - - - -+
  |   +-| PNP0C0D:00 | \_SB_.LID0 | acpi:PNP0C0D: |
  |   | +- - - - - - - +- - - - - - +- - - - - - - -+
  |   |
  |   | +------------+------------+-----------------------+
  |   +-| PNP0A08:00 | \_SB_.PCI0 | acpi:PNP0A08:PNP0A03: |
  |     +------------+------------+-----------------------+
  |       |
  |       | +-----------+-----------------+-----+
  |       +-| device:00 | \_SB_.PCI0.RP03 | N/A |
  |       | +-----------+-----------------+-----+
  |       |   |
  |       |   | +-------------+----------------------+----------------+
  |       |   +-| LNXPOWER:00 | \_SB_.PCI0.RP03.PXP3 | acpi:LNXPOWER: |
  |       |     +-------------+----------------------+----------------+
  |       |
  |       | +-------------+-----------------+----------------+
  |       +-| LNXVIDEO:00 | \_SB_.PCI0.GFX0 | acpi:LNXVIDEO: |
  |         +-------------+-----------------+----------------+
  |           |
  |           | +-----------+-----------------+-----+
  |           +-| device:01 | \_SB_.PCI0.DD01 | N/A |
  |             +-----------+-----------------+-----+
  |
  | +-------------+-------+----------------+
  +-| LNXSYBUS:01 | \_TZ_ | acpi:LNXSYBUS: |
    +-------------+-------+----------------+
      |
      | +-------------+------------+----------------+
      +-| LNXPOWER:0a | \_TZ_.FN00 | acpi:LNXPOWER: |
      | +-------------+------------+----------------+
      |
      | +------------+------------+---------------+
      +-| PNP0C0B:00 | \_TZ_.FAN0 | acpi:PNP0C0B: |
      | +------------+------------+---------------+
      |
      | +-------------+------------+----------------+
      +-| LNXTHERM:00 | \_TZ_.TZ00 | acpi:LNXTHERM: |
        +-------------+------------+----------------+

               Figure 3. Example Linux ACPI Device Tree

注意

每个节点表示为“object/path/modalias”，其中

  1. ‘object’是对象在sysfs中的目录名称。

  2. ‘path’是相应ACPI命名空间对象的ACPI命名空间路径，其值由对象的‘path’sysfs属性返回。

  3. ‘modalias’是对象的‘modalias’sysfs属性的值（如本文档前面所述）。

注意

N/A 表示设备对象不具有‘path’或‘modalias’属性。