【基础】 - ACPI是什么？

ACPI（高级配置与电源接口）表格是固件与内核间的“硬件说明书”，包含设备拓扑、电源管理、中断路由等关键信息，直接影响内核对硬件的识别与控制。Linux内核通过解析ACPI表格实现硬件抽象，而在嵌入式场景（如高通平台ABL引导）中，需手动生成或修改表格以适配多系统需求。 

一、核心ACPI表格及其内核作用

1. 基础表格：启动必备的“硬件身份证”

• RSDP（Root System Description Pointer）
  内核启动时首先扫描的“入口指针”，存储在低内存（如0x000E0000~0x000FFFFF），指向XSDT表格。其结构包含校验和与ACPI版本，内核通过它定位其他表格。 

• XSDT（Extended System Description Table）
  表格索引，列出所有ACPI表的物理地址，类似“目录”。内核解析XSDT后可遍历所有子表

• FADT（Fixed ACPI Description Table）
  定义电源管理核心参数，如复位寄存器（ResetReg）、唤醒向量（WAK）、睡眠状态（_Sx）等。内核根据FADT配置系统休眠/唤醒逻辑。

• DSDT（Differentiated System Description Table）
  设备命名空间的主体，包含硬件设备（如GPIO、I2C）的AML（ACPI机器语言）代码。例如，通过Device (CPU0)定义CPU设备，_STA方法返回设备状态（如0x0F表示正常运行）。

2. 扩展表格：功能增强的“硬件手册”

• MADT（Multiple APIC Description Table）
  中断控制器配置表，对ARM64平台而言，需描述GIC（Generic Interrupt Controller）的分发器（Distributor）和重分布器（Redistributor）基地址，内核据此映射中断号与硬件中断源

• GTDT（Generic Timer Description Table）
  提供系统定时器信息，包括ARM Generic Timer的基地址和看门狗配置，内核依赖此表初始化时钟子系统。

• SSDT（Secondary System Description Table）
  辅助设备描述表，用于动态加载设备（如热插拔组件）或补充硬件细节。例如，为Wi-Fi模块添加电源状态方法（_PS0/_PS3）

二、内核如何使用ACPI表格

1. 启动阶段：扫描与解析
   Linux内核在启动早期（如acpi_scan_init阶段）通过RSDP定位XSDT，再解析FADT、DSDT等表格，将AML代码加载到内核空间。例如，通过iasl工具解析DSDT生成的.dsl文件，可查看设备树结构与控制方法

2. 运行阶段：硬件交互
   内核通过ACPI提供的“方法”（如_ON开启设备、_PSS获取性能状态）与硬件通信。例如，CPU调频模块通过解析CPPC（协同性能控制）表中的_CST（时钟状态）和_PSS（性能状态）调整频率

3. 调试工具：内核与用户态辅助

   • 内核调试：通过ACPI_DEBUG_PRINT()输出调试信息，或配置CONFIG_ACPI_DEBUG启用详细日志。

   • 用户态解析：使用acpidump导出原始表格（如acpidump -n DSDT -b生成dsdt.dat），再用iasl -d dsdt.dat反编译为人类可读的ASL代码。

三、嵌入式场景：ACPI表格的生成与适配

在高通平台ABL（Android Boot Loader）中，传统使用Device Tree（DT），但为支持Windows/Linux多系统，需集成ACPI表格生成功能，核心方案有两种：

路线A：轻量ACPI Emitter（快速验证）

• 实现：在ABL中手写C模块拼装表格，例如通过append_table()函数构造RSDP、XSDT等二进制结构，DSDT则预编译为AML文件打包进固件

• 示例：生成CPU设备节点的ASL代码：

ASL 

DefinitionBlock ("MyTable.aml", "DSDT", 2, "ACPI", "MyTable", 0x00000001) {Device (CPU0) {Name (_HID, "ACPI0007") // 硬件ID，内核据此匹配驱动Name (_UID, 0x00) // 唯一IDMethod (_STA, 0, NotSerialized) { Return (0x0F); } // 返回设备状态}}

编译为AML后，由ABL加载到内存并传递给内核。

路线B：半量EDK2集成（长期维护）

• 实现：嵌入UEFI（EDK2）子集（如MdePkg、ArmPkg），复用其ACPI表格生成库（如CreateAcpiTable()），动态填充硬件信息（如CPU核心数、GIC地址） 

• 优势：支持增量扩展，例如添加PCCT（电源协调表）实现与schedutil调度器的协同，优化功耗。

四、关键问题与最佳实践

1. 兼容性：表格校验与版本

   • 所有表格需通过校验和检查（如RSDP的前20字节与扩展部分分别计算校验和），否则内核会忽略无效表。

   • 对于ARM64平台，需确保ACPI版本≥6.1，以支持GICv3和系统就绪（SystemReady ES/IR）标准。

2. 调试：从内核日志到ASL验证

   • 若内核无法识别设备，可检查dmesg | grep ACPI输出，确认表格是否加载或存在解析错误。

   • 使用iasl -tc dsdt.dsl编译ASL代码，提前发现语法错误（如未闭合的Device节点）。

3. 性能优化：精简表格与动态加载

   • 避免在DSDT中包含冗余设备，可拆分到SSDT按需加载（如仅在检测到PCIe设备时加载对应SSDT）。

   • 通过_DSM（设备特定方法）传递硬件特性，减少静态表格体积。

结语：ACPI表格——固件与内核的“契约”

ACPI表格是硬件抽象的“通用语言”，其质量直接决定内核对硬件的控制力。无论是x86服务器还是ARM嵌入式设备，理解ACPI表格的结构与生成逻辑，都是解决硬件兼容性问题的关键。未来，随着UEFI/ACPI在嵌入式领域的普及，“表格即硬件配置”的理念将进一步替代传统Device Tree，成为多系统适配的核心方案——你是否考虑过，如何通过动态修改SSDT实现设备热插拔的零接触配置？