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Linux 驱动总线中的 ACPI 设备匹配机制是怎么回事儿?【最大特点是设备的自动发现和热插拔性能良好】

news 来源：原创 2025/5/25 5:06:11

Linux 驱动总线中的 ACPI 设备匹配机制概述

在 Linux 内核中，ACPI（Advanced Configuration and Power Interface，高级配置与电源管理接口）提供了一种标准化的方法来描述硬件，并支持设备自动发现和电源管理。
在驱动总线（如 PCI、I2C、SPI、Platform 等）中，ACPI 匹配主要用于 在不依赖设备树（Device Tree）的情况下自动匹配设备和驱动。

一个具体的示例

下面是SPI总线驱动的一个实例：spidev.c，相关代码路径和截图如下：

\Linux-4.9.88\drivers\spi\spi.c
在这里插入图片描述
\Linux-4.9.88\drivers\spi\spidev.c

\Linux-4.9.88\drivers\spi\spidev.c

1. ACPI 匹配的基本原理

在 ACPI 系统中，每个设备由 ACPI 名称空间（ACPI Namespace） 描述，ACPI 表（如 DSDT）中包含 Device 结构，定义了该设备的 硬件 ID（HID）和 兼容 ID（CID）。

示例：ACPI DSDT 表中的设备定义

Device (I2C1)
{
    Name (_HID, "INTC1000")  // 硬件 ID
    Name (_CID, "INTC1001")  // 兼容 ID（可选）
    Name (_UID, 1)           // 唯一 ID
    Name (_CRS, ResourceTemplate() {
        I2cSerialBus(0x50, ControllerInitiated, 400000,
                     AddressingMode7Bit, "\\_SB.I2C1", 0x00, ResourceConsumer)
    })
}

_HID（Hardware ID）：用于设备驱动匹配，例如 "INTC1000"。
_CID（Compatible ID）：用于向后兼容性匹配，例如 "INTC1001"。
_CRS（Current Resource Settings）：描述 I2C 地址、SPI 片选、IRQ 号等资源信息。

当 Linux 内核启动时，它会解析 ACPI 表，并创建相应的设备节点。

2. Linux 内核中的 ACPI 匹配

在 Linux 设备驱动程序中，可以通过 acpi_match_table 进行 ACPI 设备匹配。

示例 1：Platform 设备 ACPI 匹配

static const struct acpi_device_id my_acpi_ids[] = {
    { "INTC1000", 0 },  // 匹配 ACPI DSDT 表中的 _HID
    { "INTC1001", 0 },  // 匹配 ACPI DSDT 表中的 _CID
    { }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(acpi, my_acpi_ids);

static struct platform_driver my_platform_driver = {
    .driver = {
        .name = "my_platform_device",
        .acpi_match_table = ACPI_PTR(my_acpi_ids),  // ACPI 设备匹配表
    },
    .probe = my_probe,
    .remove = my_remove,
};

my_acpi_ids[]：定义了 ACPI 设备匹配表，包含 HID 和 CID。
MODULE_DEVICE_TABLE(acpi, my_acpi_ids);：将匹配表导出到内核设备表，modinfo 可查看 ACPI 兼容 ID。
acpi_match_table = ACPI_PTR(my_acpi_ids);：告诉内核该驱动支持 ACPI 设备匹配。

示例 2：I2C 设备 ACPI 匹配

对于 I2C 设备：

static const struct acpi_device_id my_i2c_acpi_ids[] = {
    { "INTC2000", 0 },  // ACPI DSDT _HID
    { }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(acpi, my_i2c_acpi_ids);

static struct i2c_driver my_i2c_driver = {
    .driver = {
        .name = "my_i2c_device",
        .acpi_match_table = ACPI_PTR(my_i2c_acpi_ids),
    },
    .probe = my_i2c_probe,
    .remove = my_i2c_remove,
};

当 ACPI DSDT 中定义的 _HID = “INTC2000”` 时，驱动会自动匹配这个 I2C 设备。

3. ACPI 设备匹配 vs. 设备树（Device Tree）

匹配方式	ACPI	设备树（DT）
主要用于	x86、部分 ARM64	ARM、RISC-V
设备描述	DSDT 表（BIOS/UEFI 提供）	`.dts` 文件
设备发现	固件自动发现	由内核解析设备树
匹配方式	`.acpi_match_table`	`.of_match_table`
资源分配	`_CRS` 方法提供	`reg`、`interrupts`
热插拔支持	良好（动态枚举）	有限

x86 设备（如笔记本、工控机）通常使用 ACPI 设备匹配。
ARM 设备（如树莓派、嵌入式系统）主要使用设备树。

4. ACPI 设备调试

查看已识别的 ACPI 设备

ls /sys/bus/acpi/devices/

ls /sys/bus/acpi/devices/INTC1000/

查看 ACPI 设备的匹配驱动

ls /sys/bus/platform/devices/

查看 ACPI 设备信息

cat /sys/bus/acpi/devices/INTC1000/status
cat /sys/bus/acpi/devices/INTC1000/path

使用 `dmesg` 检查 ACPI 设备注册

dmesg | grep ACPI

5. `MODULE_DEVICE_TABLE(acpi, ...)` 的作用

在驱动程序中：

MODULE_DEVICE_TABLE(acpi, my_acpi_ids);

作用：将 ACPI 设备匹配表导出到 内核的设备表，供 modinfo 查询。

查看匹配信息：

modinfo my_driver.ko

可能会输出：

alias: acpi*:INTC1000:*
alias: acpi*:INTC1001:*

如果省略 MODULE_DEVICE_TABLE(acpi, my_acpi_ids);，驱动仍能匹配 ACPI 设备，但 modinfo 不会显示匹配信息，可能会影响 自动模块加载。

总结

ACPI 匹配用于 x86 设备（部分 ARM64 也支持），是设备自动发现的重要机制。
通过 _HID 和 _CID 进行设备匹配，acpi_match_table 在驱动中用于 ACPI 设备匹配。
相比设备树，ACPI 设备匹配更适用于动态设备（如 PCI、USB、I2C、SPI）。
MODULE_DEVICE_TABLE(acpi, my_acpi_ids); 让 modinfo 识别 ACPI 匹配信息，有助于自动加载驱动。