ACPI设备树- ACPI命名空间的表示

摘要

Linux ACPI子系统将ACPI命名空间对象转换为/sys/devices/LNXSYSTM:00目录下的Linux设备树，并在接收到ACPI热插拔通知事件时进行更新。对于这个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。本文说明了ACPI设备树的结构。

ACPI Definition Blocks

ACPI固件在系统内存地址空间中建立RSDP（Root System Description Pointer 根系统描述指针），指向XSDT（Extended System Description Table 扩展系统描述表）。XSDT总是使用它的第一个条目指向FADT（Fixed ACPI Description Table 固定ACPI描述表），FADT中的数据包括描述硬件的固定ACPI特性的各种固定长度的条目。FADT包含一个指向DSDT（Differentiated System Description Table 微分系统描述表）的指针。XSDT还包含指向可能多个SSDTs（Secondary System Description Table 二级系统描述表）的条目。

DSDT和SSDT数据被组织在称为定义块的数据结构中，定义块包含各种对象的定义，包括用AML （ACPI机器语言）编码的ACPI控制方法。DSDT的数据块以及SSDTs的内容表示称为ACPI命名空间的分层数据结构，其拓扑结构反映底层硬件平台的结构。

上述ACPI系统定义表之间的关系如下图所示：

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+---------+    +-------+    +--------+    +------------------------+
|  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
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注意：RSDP也可以包含指向RSDT（Root System Description Table 根系统描述表）的指针。平台提供RSDT以实现与ACPI 1.0操作系统的兼容性。如果XSDT存在的话，操作系统将期望使用XSDT。

ACPI命名空间例子

所有定义块都加载到单个命名空间中。命名空间是由名称和路径标识的对象的层次结构。以下命名约定适用于ACPI命名空间中的对象名称：

  1. 所有名称都是32位长。
  2. 名称的第一个字节必须是 ' A ' - ' Z '  或者  ‘ _ ’ 中的一个。
  3. 名称的每个剩余字节必须是' A' - ' Z ',  ' 0 ' - ' 9 ' 或者  ‘ _ ’中的一个。
  4. 以 “_” 开头的名称由ACPI规范保留。
  5. 符号“\”表示命名空间的根（即前缀为“\”的名称相对于命名空间的根）。
  6. ‘ ^ ’符号表示当前命名空间节点的父节点（即以‘ ^ ’结尾的名称相对于当前命名空间节点的父节点）。
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+------+
| \    |                     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
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Linux ACPI Device Objects

Linux内核的核心ACPI子系统为ACPI命名空间对象创建 struct acpi_device 对象，这些对象表示设备、电源资源处理器、thermal zones。这些对象通过sysfs作为/sys/devices/LNXSYSTM:00下的子树目录导出到用户空间。它们的名称格式为<bus_id:instance>，其中‘ bus_id ’指给定对象的ACPI命名空间表示，‘ instance ’用于区分相同‘ bus_id ’的不同对象（它是无符号整数的两位数十进制表示）。

‘ bus_id ’的值取决于其所属对象的类型，如下表所示：

 
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+---+-----------------+-------+----------+
|   | 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
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当根据ACPI System Description Tables（上表第一列的字母和第二列的符号表示）的内容创建struct acpi_device对象时，以下规则适用：

　　N:

　　　　对象的源是一个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，其值是从命名空间root到节点的完整路径。

　　F:

　　　　struct acpi_device对象是为固定的硬件特性创建的（如第二列中固定特性标志的名称所示），因此它的sysfs目录将不包含‘ path ’属性。

　　M:

　　　　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定义的设备类型所示）。包含其命名空间路径的‘ path ’属性将出现在其sysfs目录中。例如，如果ACPI命名空间节点存在_BCL方法，则将为其创建一个带有LNXVIDEO ‘ bus_id ’的struct acpi_device对象。

上表的第三列表明ACPI系统描述表包含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）。

上表第四列为struct acpi_device对象的“bus_id”生成规则：

　　_HID:

　　　　表最后一列中的_HID表示对象的bus_id是从对应的ACPI命名空间节点下的_HID/_CID标识对象派生出来的。然后，对象的sysfs目录将包含可用于检索该对象的_HID和_CID的‘ hid ’和‘ modalias ’属性。

　　LNXxxxxx:

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

　　device:

　　　　表中最后一列的device表示对象的bus_id不能从对应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PCI设备，定义了_ADR，没有_HID或_CID）。在这种情况下，字符串‘ device ’将被用作对象的bus_id。

Linux ACPI Physical Device Glue

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”设备的其他对象（例如，PCI总线上的设备）。如果发生这种情况，则意味着ACPI设备对象是以不同方式表示的设备的“伴侣”，并且用于(1)提供该设备上无法通过其他方式获得的配置信息；(2)借助其ACPI控制方法对设备执行特定操作。一个ACPI设备对象可以通过这种方式链接到多个“物理”设备。

如果一个ACPI设备对象被链接到一个“物理”设备，它的sysfs目录包含到目标设备对象的sysfs目录的“physical_node”符号链接。然后，目标设备的sysfs目录将包含到配套ACPI设备对象的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，如果有一个代表PCI设备的ACPI命名空间对象（即代表PCI桥的ACPI命名空间对象下的设备对象），其_ADR返回0x00020000，父PCI桥的总线号为0，sysfs目录表示为ACPI命名空间对象创建的struct acpi_device对象，将包含链接到相应PCI设备的/sys/devices/pci0000:00/0000:00:02:0/  sysfs目录的“physical_node”符号链接。

链接机制通常是特定于总线的。其实现的核心位于drivers/acpi/glue.c文件中，但是根据所讨论的总线类型，还有一些补充部分位于其他地方。例如，它的pci特定部分位于drivers/pci/pci-acpi.c中。

Example Linux ACPI Device Tree

struct acpi_device对象的sysfs层次结构对应于图2中所示的示例ACPI命名空间，并添加了固定的PWR_BUTTON/SLP_BUTTON设备，如下所示：

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+--------------+---+-----------------+
| 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
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注意：

　每个节点用“object/path/modalias”表示，其中：

　　1. ‘ object ’是对象在sysfs中的目录名。

　　2. ‘ path ’是对应的ACPI命名空间对象的ACPI命名空间路径，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表示设备对象没有‘ path ’或‘ modalias ’属性。

 

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