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UEFI-ASL动态修改ACPI表
文章目录
- UEFI-ASL动态修改ACPI表
- 简述ACPI
- ACPI是什么？
- ACPI的组成及使用？
- ACPI的优点？
- ACPI的详细功能
- ASL语言
- ASL基本准则
- 如何使用ASL？
- 动态修改CPU频率
目前，龙芯平台早已将固件 -> 内核的2.3接口规范升级到了 3.0接口规范，这里所说的3.0接口就是UEFI到内核的桥梁-ACPI接口规范，所以不得不说现在的龙芯越来越标准化了。
简述ACPI
UEFI早已谈过，那么我们现在来谈谈ACPI。
ACPI是什么？
ACPI全称 Advanced Configuration and Power Interface ，高级配置和电源接口
首先，从固件到内核之间，无非就是提供一些设备资源（包含内存资源），一些运行时服务及一些平台差异化的讯息需要内核Attention的事项。
而如何管理这些信息，就需要定义一套套标准，ACPI即是时代的产物，一套被Intel，微软等巨头规范化的标准接口。
ACPI的组成及使用？
ACPI可以说是将众多不同种类及不同设备间的资源进行了高级抽象，然后连接在了一起，由一系列不同对象的表项所组成，简说就是ACPI表。
对于它自身的面向对象的抽象思想，有其对应的编写语言ASL（ACPI Source Language）进行译化为AML（ACPI Machine Language）,然后由OS解码执行。
| ACPI表 | 含义 | 作用 |
|---|---|---|
| MADT | Multiple APIC Description Table | 可以管理多处理器平台上支持的处理器数量，当然也包括内核所对应的逻辑核信息 |
| DSDT | Differentiated System Description Table | 差异系统描述表：下面会将其中的一部分 |
| SRAT | System Resource Affinity Table | 系统资源关联表 |
| … | … | … |
其余的表项先就不说了，点击此处ACPI_Spec上有更详细的介绍。
ACPI的优点？
目前，多个主流操作系统都支持ACPI（Linux，NetBSD，OpenBSD，Windows Vista，Windows等），而ACPI则是一套与架构无关的资源管理接口，所以我们可以跨平台使用，理论上只要OS支持ACPI接口即可，无论Windows还是Linux。
其实ACPI的最大的进步在于Power Management（电源管理方面），这里我们就不详细说了，有关一些术语可以点击维基百科-ACPI参见。
ACPI的ASL语言里面向对象高级抽象的思想很需要我们C语言开发者学习，人家造le轮子，我们不仅要学会如何使用，关键的是学习人家的思想，如何将资源整合在一起，清晰明了，也不至于我们写的代码那么的Low。
总之，ACPI还是蛮强大的，你直接使用它控制OS都没问题。（当然，也很危险，你如果给OS传错了话，OS可就按你的话来执行了哈～）.
ACPI的详细功能
关于ACPI在规范中究竟都定义了哪些功能，我就不一一介绍了，详见上述维基百科或SPEC规范。
简单列举几个功能例子：
- 控制EC，控制风扇，电池管理，温度管理，设备电源管理，系统电源管理，中断管理，处理器核信息管理等，如何实现还请大家一起探讨学习～
ASL语言
ASL是本章节的重点，我们讲述一下使用时的基本准则和怎么描述设备信息。
ASL基本准则
- 1）变量命名不超过4个字符，且不能以数字开头，稍后看DSDT代码即可理解。
- 2）Spec规范中定义了大量的对象，它们的名字一般以_开头，所以自己定义时还请区别开来。
- 3）ASL的操作符基本满足C的标准，只是关键字需要记忆，比如：逻辑与，算术运算等。
- 4）表达式：ASL定义了好多操作符，例如：定义变量 NAME（object,Value）等，详细查看19.6章节：
- 5）ASL中的路径有相对路径和绝对路径之分，Scope和Device都会形成自己的作用域，类似与C++中的namespace和class。
- 6）对于使用Method定义函数：可使用Arg0-Arg7，最多8个传递参数，而对于局部变量，也最多可默认使用Local0-Local7，无需区分大小写.
- 7）数据类型：integer（整数），String（字符串），Event（事件），Buffer（数组），Package（对象集合），这些类型都可以直接引用，是用NAME定义变量。
太详细的就不说了，下面具体以代码为例介绍。
如何使用ASL？
我们以DSDT表为例讲解：
UEFI下的ACPI驱动如何将信息信息传递的就不说了，DSDT表 示例代码如下：
/** Original Table Header:* Signature "DSDT"* Length OP* Revision 0x02* Checksum 0x0* OEM ID "LGSON "* OEM Table ID "TP_R00 "* OEM Revision 0x00000470* Compiler ID "LNGSN"* Compiler Version 0x20141107 (538185991)*/DefinitionBlock ("Dsdt.aml", "DSDT", 2, "LGSON ", "TP-R00 ", 0x00000476){include ("PcieTree.asl")include ("PciDevice.asl")//include ("Ec.asl")include ("Cpu.asl")include ("Platform.asl")//include ("Tz.asl")Scope (\_SB.PCI0){Name (PCIG, ToUUID ("e5c937d0-3553-4d7a-9117-ea4d19c3434d") /* Device Labeling Interface */)Method (PCID, 4, Serialized){If (LEqual (Arg0, PCIG)){If (LGreaterEqual (Arg1, 0x03)){If (LEqual (Arg2, 0x00)){Return (Buffer (0x02){0x01, 0x03})}If (LEqual (Arg2, 0x09)){Return (Package (0x06){0xC350,Ones,Ones,0xC350,Ones})}}}
//etc...
这里的DefinitionBlock是一个Operator（可以看作ASL的一个入口）：它以数据和控制方法（编译成AML）的形式包含关于硬件实现和配置详细信息。
ACPI-Tables中必须至少提供一个Definition Block:Differentiated Definition Block，它描述了基本的系统。
在装载Differentiated Definition Block之后，紧接着OS会把Differentiated Deffinition Block的内容插入到ACPI Namespace。Os可以动态的从the active ACPI Namespace插入和删除其他definition blocks，可以包含指向Differentiated Definition Block的引用。
ACPI名字空间（ACPI Namespace）
一个树状层次机构，在受操作系统控制的内存里面，这段内存里面包含命名对象（named objects）等。这些对象（objects）可以是数据对象，控制方法对象，总线/设备包对象等。操作系统通过从驻留在 ACPI BIOS 中的 ACPI Tables 加载出（loading and/or unloading）定义块（definition blocks），来动态改变名字空间（namespace）的内容。在ACPI Namespace 中的所有信息都来自 Differentiated System Description Table (DSDT)，DSDT 里面包含了 Differentiated Definition Block 还有一个或者多个其他的定义块（definition blocks）。
简言之：就是建立一个Block，里面包含了很多数据对象，最终放在了内存，供OS动态加载。
对于我们开发者需要理解的是：
- 首先我们看Method (PCID, 4, Serialized)这个关键字，定义了含有四个入参的函数（PCID），它干的事情就是下面一些列比较LEqual判断等，我们只需调用PCID（Arg0，Arg1，Arg2，Arg3）和C一致，但是这些关键字需要记忆。
- 我们再看Scope (\_SB.PCI0),引用\_SB.PCI0这个路径，添加了Name (PCIG, ToUUID (“e5c937d0-3553-4d7a-9117-ea4d19c3434d”),即创建了一个PCIG的名字的UUID，关于ToUUID这个方法自己可以查看Spec了解。
- 关于上述PCI0为什么放在作用域\_SB,那我们还需要了解规范下根作用域下定义的5个作用域：
1: \_GPE: ACPI的事件处理
2: \_PR: 处理器
3: \_SB: 设备和总线
4: \_SI: 系统指示灯
5: \_TZ: 热区，用于读取某些温度。
所以PCI的设备资源放在\_SB你应该就理解了。
动态修改CPU频率
我们需要修改的是Cpu.asl内的数据.
代码如下：
Scope (\_SB){Name (IDDR,0x1fe00020)Name (FREQ,0x000009c4) //Normal Max Freq:2000OperationRegion(BASE, SystemMemory, IDDR, 0x8)Field(BASE,AnyAcc,NoLock,Preserve){PRID,64}//NAME(MEM2,0x0000303030354133)//Name(qqq,Buffer("3B5000"){})//ToString(MEM2,6,qqq)NAME(VETB,Package (){Package (0x02) {0x0000303030354133, //3A50002500},Package (0x02) {0x4C4C303030354133, //3A5000LL2300},Package (0x02) {0x004D303030354133, //3A5000M2000},Package (0x02) {0x0000303030354233, //3B50002300},Package (0x02) {0x004C303030354333, //3C5000L2200},Package (0x02) {0x0049303030354133, //3A5000I2200},Package (0x02) {0x0069303030354133, //3A5000i2200}})For (Local0 = 0,Local0 < SizeOf(VETB),Local0++){if ( LEqual ( DeRefOf ( Index ( DeRefOf ( Index ( VETB, Local0 ) ), 0 ) ), PRID ) ){Store ( DeRefOf ( Index ( DeRefOf ( Index ( VETB,Local0 ) ) , 1 ) ) , FREQ )}}Device (C000){Name (LPSS, Package (0x10){Package (0x06){FREQ,0x00003A98,20000,20000,0x00000103,0x00000003},
通过上述简摘的一部分代码，我们可以看出通过OperationRegion定义一段操作空间，然后通过读取内存或者一些IO来获取我们外部的信息，从而告知内核我们需要随时变化的信息让OS去动态获取。其中FREQ就是我们需要动态修改的值，被集合在一套频率表中,我们可以通过Linux下的lscpu来查询我们动态获取的数据。
以上，就是ASL的简单实例，更多详细操作和复杂逻辑可以查阅ACPI_Spec规范，来学习！
学无止境～
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- ACPI的组成及使用？
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- ACPI的详细功能
- ASL语言
- ASL基本准则
- 如何使用ASL？
- 动态修改CPU频率
目前，龙芯平台早已将固件 -> 内核的2.3接口规范升级到了 3.0接口规范，这里所说的3.0接口就是UEFI到内核的桥梁-ACPI接口规范，所以不得不说现在的龙芯越来越标准化了。
简述ACPI
UEFI早已谈过，那么我们现在来谈谈ACPI。
ACPI是什么？
ACPI全称 Advanced Configuration and Power Interface ，高级配置和电源接口
首先，从固件到内核之间，无非就是提供一些设备资源（包含内存资源），一些运行时服务及一些平台差异化的讯息需要内核Attention的事项。
而如何管理这些信息，就需要定义一套套标准，ACPI即是时代的产物，一套被Intel，微软等巨头规范化的标准接口。
ACPI的组成及使用？
ACPI可以说是将众多不同种类及不同设备间的资源进行了高级抽象，然后连接在了一起，由一系列不同对象的表项所组成，简说就是ACPI表。
对于它自身的面向对象的抽象思想，有其对应的编写语言ASL（ACPI Source Language）进行译化为AML（ACPI Machine Language）,然后由OS解码执行。
| ACPI表 | 含义 | 作用 |
|---|---|---|
| MADT | Multiple APIC Description Table | 可以管理多处理器平台上支持的处理器数量，当然也包括内核所对应的逻辑核信息 |
| DSDT | Differentiated System Description Table | 差异系统描述表：下面会将其中的一部分 |
| SRAT | System Resource Affinity Table | 系统资源关联表 |
| … | … | … |
其余的表项先就不说了，点击此处ACPI_Spec上有更详细的介绍。
ACPI的优点？
目前，多个主流操作系统都支持ACPI（Linux，NetBSD，OpenBSD，Windows Vista，Windows等），而ACPI则是一套与架构无关的资源管理接口，所以我们可以跨平台使用，理论上只要OS支持ACPI接口即可，无论Windows还是Linux。
其实ACPI的最大的进步在于Power Management（电源管理方面），这里我们就不详细说了，有关一些术语可以点击维基百科-ACPI参见。
ACPI的ASL语言里面向对象高级抽象的思想很需要我们C语言开发者学习，人家造le轮子，我们不仅要学会如何使用，关键的是学习人家的思想，如何将资源整合在一起，清晰明了，也不至于我们写的代码那么的Low。
总之，ACPI还是蛮强大的，你直接使用它控制OS都没问题。（当然，也很危险，你如果给OS传错了话，OS可就按你的话来执行了哈～）.
ACPI的详细功能
关于ACPI在规范中究竟都定义了哪些功能，我就不一一介绍了，详见上述维基百科或SPEC规范。
简单列举几个功能例子：
- 控制EC，控制风扇，电池管理，温度管理，设备电源管理，系统电源管理，中断管理，处理器核信息管理等，如何实现还请大家一起探讨学习～
ASL语言
ASL是本章节的重点，我们讲述一下使用时的基本准则和怎么描述设备信息。
ASL基本准则
- 1）变量命名不超过4个字符，且不能以数字开头，稍后看DSDT代码即可理解。
- 2）Spec规范中定义了大量的对象，它们的名字一般以_开头，所以自己定义时还请区别开来。
- 3）ASL的操作符基本满足C的标准，只是关键字需要记忆，比如：逻辑与，算术运算等。
- 4）表达式：ASL定义了好多操作符，例如：定义变量 NAME（object,Value）等，详细查看19.6章节：
- 5）ASL中的路径有相对路径和绝对路径之分，Scope和Device都会形成自己的作用域，类似与C++中的namespace和class。
- 6）对于使用Method定义函数：可使用Arg0-Arg7，最多8个传递参数，而对于局部变量，也最多可默认使用Local0-Local7，无需区分大小写.
- 7）数据类型：integer（整数），String（字符串），Event（事件），Buffer（数组），Package（对象集合），这些类型都可以直接引用，是用NAME定义变量。
太详细的就不说了，下面具体以代码为例介绍。
如何使用ASL？
我们以DSDT表为例讲解：
UEFI下的ACPI驱动如何将信息信息传递的就不说了，DSDT表 示例代码如下：
/** Original Table Header:* Signature "DSDT"* Length OP* Revision 0x02* Checksum 0x0* OEM ID "LGSON "* OEM Table ID "TP_R00 "* OEM Revision 0x00000470* Compiler ID "LNGSN"* Compiler Version 0x20141107 (538185991)*/DefinitionBlock ("Dsdt.aml", "DSDT", 2, "LGSON ", "TP-R00 ", 0x00000476){include ("PcieTree.asl")include ("PciDevice.asl")//include ("Ec.asl")include ("Cpu.asl")include ("Platform.asl")//include ("Tz.asl")Scope (\_SB.PCI0){Name (PCIG, ToUUID ("e5c937d0-3553-4d7a-9117-ea4d19c3434d") /* Device Labeling Interface */)Method (PCID, 4, Serialized){If (LEqual (Arg0, PCIG)){If (LGreaterEqual (Arg1, 0x03)){If (LEqual (Arg2, 0x00)){Return (Buffer (0x02){0x01, 0x03})}If (LEqual (Arg2, 0x09)){Return (Package (0x06){0xC350,Ones,Ones,0xC350,Ones})}}}
//etc...
这里的DefinitionBlock是一个Operator（可以看作ASL的一个入口）：它以数据和控制方法（编译成AML）的形式包含关于硬件实现和配置详细信息。
ACPI-Tables中必须至少提供一个Definition Block:Differentiated Definition Block，它描述了基本的系统。
在装载Differentiated Definition Block之后，紧接着OS会把Differentiated Deffinition Block的内容插入到ACPI Namespace。Os可以动态的从the active ACPI Namespace插入和删除其他definition blocks，可以包含指向Differentiated Definition Block的引用。
ACPI名字空间（ACPI Namespace）
一个树状层次机构，在受操作系统控制的内存里面，这段内存里面包含命名对象（named objects）等。这些对象（objects）可以是数据对象，控制方法对象，总线/设备包对象等。操作系统通过从驻留在 ACPI BIOS 中的 ACPI Tables 加载出（loading and/or unloading）定义块（definition blocks），来动态改变名字空间（namespace）的内容。在ACPI Namespace 中的所有信息都来自 Differentiated System Description Table (DSDT)，DSDT 里面包含了 Differentiated Definition Block 还有一个或者多个其他的定义块（definition blocks）。
简言之：就是建立一个Block，里面包含了很多数据对象，最终放在了内存，供OS动态加载。
对于我们开发者需要理解的是：
- 首先我们看Method (PCID, 4, Serialized)这个关键字，定义了含有四个入参的函数（PCID），它干的事情就是下面一些列比较LEqual判断等，我们只需调用PCID（Arg0，Arg1，Arg2，Arg3）和C一致，但是这些关键字需要记忆。
- 我们再看Scope (\_SB.PCI0),引用\_SB.PCI0这个路径，添加了Name (PCIG, ToUUID (“e5c937d0-3553-4d7a-9117-ea4d19c3434d”),即创建了一个PCIG的名字的UUID，关于ToUUID这个方法自己可以查看Spec了解。
- 关于上述PCI0为什么放在作用域\_SB,那我们还需要了解规范下根作用域下定义的5个作用域：
1: \_GPE: ACPI的事件处理
2: \_PR: 处理器
3: \_SB: 设备和总线
4: \_SI: 系统指示灯
5: \_TZ: 热区，用于读取某些温度。
所以PCI的设备资源放在\_SB你应该就理解了。
动态修改CPU频率
我们需要修改的是Cpu.asl内的数据.
代码如下：
Scope (\_SB){Name (IDDR,0x1fe00020)Name (FREQ,0x000009c4) //Normal Max Freq:2000OperationRegion(BASE, SystemMemory, IDDR, 0x8)Field(BASE,AnyAcc,NoLock,Preserve){PRID,64}//NAME(MEM2,0x0000303030354133)//Name(qqq,Buffer("3B5000"){})//ToString(MEM2,6,qqq)NAME(VETB,Package (){Package (0x02) {0x0000303030354133, //3A50002500},Package (0x02) {0x4C4C303030354133, //3A5000LL2300},Package (0x02) {0x004D303030354133, //3A5000M2000},Package (0x02) {0x0000303030354233, //3B50002300},Package (0x02) {0x004C303030354333, //3C5000L2200},Package (0x02) {0x0049303030354133, //3A5000I2200},Package (0x02) {0x0069303030354133, //3A5000i2200}})For (Local0 = 0,Local0 < SizeOf(VETB),Local0++){if ( LEqual ( DeRefOf ( Index ( DeRefOf ( Index ( VETB, Local0 ) ), 0 ) ), PRID ) ){Store ( DeRefOf ( Index ( DeRefOf ( Index ( VETB,Local0 ) ) , 1 ) ) , FREQ )}}Device (C000){Name (LPSS, Package (0x10){Package (0x06){FREQ,0x00003A98,20000,20000,0x00000103,0x00000003},
通过上述简摘的一部分代码，我们可以看出通过OperationRegion定义一段操作空间，然后通过读取内存或者一些IO来获取我们外部的信息，从而告知内核我们需要随时变化的信息让OS去动态获取。其中FREQ就是我们需要动态修改的值，被集合在一套频率表中,我们可以通过Linux下的lscpu来查询我们动态获取的数据。
以上，就是ASL的简单实例，更多详细操作和复杂逻辑可以查阅ACPI_Spec规范，来学习！
学无止境～