Linux内核识别设备的方式

在操作系统启动之前吗，由负责启动内核的bootloader将设备信息传递给操作系统。

传递信息的方式有两种：

• 设备树（Device Tree）：

  静态，预编译设备树文件

• 高级配置和电源接口（ACPI,Advanced Configuration and Power Interface）：

  动态，启动阶段由固件生成

一、ACPI机制（高级配置与电源接口） ​

1. 核心概念与作用 ACPI（Advanced Configuration and Power Interface）是操作系统与硬件之间的抽象层，提供统一的电源管理、设备配置和热插拔接口。其核心目标包括：

• 电源管理：支持S0（工作）至S5（完全关机）等多种电源状态切换。
• 硬件抽象：通过AML（ACPI Machine Language）代码屏蔽硬件差异，允许操作系统通过标准接口控制设备。
• 热插拔支持：动态管理PCIe、USB等总线上的设备插拔事件。

2. 核心组件与实现

• AML解释器：Linux内核集成ACPICA解释器，用于执行BIOS提供的AML代码，实现硬件无关操作。
• ACPI表管理：解析DSDT（差异系统描述表）、FADT（固定ACPI描述表）等数据结构，获取处理器拓扑、NUMA配置等系统信息。
• 事件处理：通过GPE（通用事件）和SCI（系统控制中断）机制响应电源按钮、温度告警等事件。

3. Linux中的关键应用

• 驱动匹配：设备驱动通过.acpi_match_table声明支持的ACPI设备ID。
• sysfs接口：在/sys/firmware/acpi目录下展示命名空间和设备状态信息。
• 电源策略：通过/sys/power/state文件控制休眠模式，整合CPU频率调节（如Cpufreq）实现能效优化。

二、设备树（Device Tree）机制 ​

1. 设计背景与核心功能 设备树（DTS）是为解决ARM平台硬件描述冗余问题引入的机制，通过结构化数据（而非代码）描述CPU、内存、外设等硬件资源。主要优势包括：

• 硬件与驱动解耦：驱动代码无需包含板级细节，提升内核可移植性。
• 动态配置：Bootloader（uboot等）传递DTB（设备树二进制）文件，内核按需加载设备信息。

2. 设备树结构与语法

• 节点与属性：
  • 节点格式：label: node-name@address（如i2c1: i2c@021a0000）。
  • 关键属性：compatible（驱动匹配）、reg（寄存器地址）、interrupts（中断号）等。
• 层级组织：根节点包含CPU、内存等子节点，外设挂载在总线节点下（如I2C、SPI）。

3. Linux内核中的处理流程
4. 解析DTB：内核通过of_*系列API（如of_get_property）读取设备树信息。
5. 设备注册：自动生成platform_device结构体，与驱动的.of_match_table匹配。
6. 资源获取：驱动通过gpiod_get()、irq_of_parse_and_map()等接口获取GPIO、中断等参数。

三、ACPI与设备树的对比 ​