Samsung N250のACPIを修正

この記事では、最新のネットブックのBIOSで見られる典型的な設計エラーと、それらの検出、調査、修正の方法について説明します。

エントリー

そのため、 ACPIは、電源管理やバッテリー監視から、接続された外部ディスプレイの機能の照会まで、最新のコンピューターの一部のハードウェア機能へのユニバーサルインターフェイスです。
これは、いくつかの構成テーブルで構成されています。構成テーブルの 1つには、オペレーティングシステムのカーネルで実行されている仮想マシンのコードが含まれています。 システムを可能な限り柔軟にするために、ACPIの実装を大幅に複雑にする仮想マシンが追加されました。

理論的には、そのようなシステムは、チップセットのドライバーを不要にするはずでした。 これは非常に強力で（「肥大化した」と言わない場合）、そのようなタスクに十分に対処できます。 たとえば、MacではACPIが非常に広く使用されています。

ただし、実際には、PC互換システムのベンダーには、誤ったまたは不完全なACPIテーブルが含まれていることが多く、ベンダーロックインが最後の理由ではありません。 したがって、これらのシステムでは、多くの場合文書化されておらず、常に正常に動作するとは限らない、重要な回避策を使用する必要があります。 代わりに、そのようなシステムのACPIを修正しようとしました。

私が持っているコンピューターは、Samsung N250 +ネットブックです。 それはかなり良いハードウェアを持っています（バッテリーとBroadcom WiFiカードカーブを除き、私はすぐに同様のAtherosに置き換えました）が、BIOSの品質は非常に残念です。 リリースの時点では、LinuxシステムからWiFiをオン（またはオフ）にすることさえできませんでした。その状態は、CMOSセットアップユーティリティを介してのみ変更できました。 現時点ではドライバーが存在しますが、根本的に欠陥のあるアプローチを使用しており、いくつかの問題を抱えています。

現状の研究

ACPIコードがなかったネットブック機能のサポートは、カーネルモジュールのイージースローダウンマネージャーに最初に実装されていましたが、最終的にsamsung-laptop.cとしてカーネルに採用されました。

ソースコードの725行目でわかるように、このドライバーはSMI呼び出し（およびSABIと呼ばれるSamsungインターフェース）を使用してバックライトレベルを設定し、「パフォーマンスモード」（実際にはファン速度のみを変更）を変更し、ワイヤレスの電源をオンにしますモジュールに。 SMIコールは、ハイパーバイザーやルートキットに似たチップセットとプロセッサの特別な機能である、いわゆるシステム管理モード（ SMM ）をCPUに強制的にアクティブにするコマンドです。

BIOSは、特定の操作（たとえば、メモリまたはI / Oポートの選択された領域へのアクセス）をインターセプトし、SMMをアクティブ化するようにチップセットを構成できます。防ぐ。 その後、BIOSは任意のコードを実行できます。たとえば、USBマウスが接続されている場合、SMMは古いOS（たとえば、DOS）のPS / 2マウスサポートをエミュレートするために使用されます。 さらに、SMMハンドラーに割り当てられたメモリ領域は、どのような状況でもOSにアクセスできず、その動作ロジックの直接分析が不可能になります。

幸いなことに、この場合、SMI呼び出しは数バイトしか変更しない可能性が高く、運が良ければ、SMMモードコードを調べなくてもその場所を特定できます。

ACPIテーブルを詳しく見てみましょう。 それらには多くのタイプがありますが、この場合は1つだけが重要です。DSDT-多くのシステムイベントのバイトコードハンドラーを持つテーブルです。

システムからテーブルを抽出してコードを変更するには、「acpidump」と「iasl」の2つのユーティリティが必要です。 DebianのようなOSでは、同じ名前のパッケージに含まれています。

 $ sudo acpidump -o dsdt.aml -b
 $ iasl -d dsdt.aml＃dsdt.amlをdsdt.dslに逆コンパイルします

明確にするために、githubリポジトリとして変更履歴を含むテーブルを設計しました。 初期状態はこのコミットに含まれています。 ご覧のとおり、テーブルは非常に長く、5000行を超えています。 25,000行を超えるテーブルは非常に定期的に検出されます。

変更せずにテーブルをコンパイルしてバイトコードに戻す（ make入力make ）と、コンパイラはいくつかのエラーとコメントを出力します。 それらは、メッセージとACPI仕様だけを見るだけで簡単に修正できます。 このGentooフォーラムスレッドにはいくつかの良いヒントがあります 。 ちなみに、それは私のネットブックよりも7年古いですが、アドバイスはまだ関連しています。 修正された表はここで見ることができます 。

バックライトを修正する

私のネットブックにはLEDバックライトが付いているので、同じ時間間隔の一定の割合でオンにするだけで明るさを変えることができます。たとえば、30％暗くするために、70％の時間点灯させることができます。 ちらつきを防ぐために、このスイッチング（ PWM ）は、人間の目の感度より明らかに高い周波数で発生します。たとえば、200 kHzで十分です。

この場合、PWM デューティサイクルは、統合グラフィックスコントローラーによって変更される可能性があります。 これはPCIバス上にあります。

 $ lspci
 00：00.0ホストブリッジ：Intel Corporation N10ファミリDMIブリッジ
 00：02.0 VGA互換コントローラー：Intel Corporation N10 Family Integrated Graphics Controller
 00：02.1ディスプレイコントローラー：Intel Corporation N10 Family Integrated Graphics Controller
 <...>

数字 "00：02.0"-バス上のデバイスのアドレス。 Linuxはsysfsを介して多くの制御ポイントを提供するため、このアドレスを知っていると、デバイスパラメーターを要求または変更できます。 そのうちの1つを使用すると、PCI設定スペース（デバイス設定が保存されている256バイトのブロック）を読み書きできます。 このブロックの最初の64バイトには仕様で定義された値があり、残りはメーカーが必要に応じて自由に使用できます。

バックライトレベルが変化したときの構成で何が起こるかを確認しましょう（これはオープンドライバーを使用したLinuxの例ですが、これはすべてプライベートドライバーまたはWindowsでも実行できます。また、構成スペースを読み取ることもできます）：

 ＃echo 7> / sys /クラス/バックライト/サムスン/明るさ
 ＃hexdump -C /sys/bus/pci/devices/0000\:00\:02.0/config> config-1
 ＃echo 5> / sys /クラス/バックライト/サムスン/明るさ
 ＃hexdump -C /sys/bus/pci/devices/0000\:00\:02.0/config> config-2
 ＃diff -u config-1 config-2
 --- config-1 2011-09-05 01：06：13.326930250 +0400
 +++ config-2 2011-09-05 01：06：21.503828025 +0400
 @@ -13.5 +13.5 @@
  000000c0 00 00 00 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00 a7 00 00 00 | ................ |
  000000d0 01 00 22 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 | .. "............. |
  000000e0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 80 80 80 00 00 00 00 00 00 | ................ |
 -000000f0 79 00 00 00 ff 00 00 00 ad 0f 00 00 7c 0e 5c 7f | y ........... |。\。|
 + 000000f0 79 00 00 00 73 00 00 00 ad 0f 00 00 7c 0e 5c 7f | y ... s ....... |。\。|
  00000100

したがって、0xf4のバイトがバックライトレベルを制御します。 これを確認するには、 sudo setpci -s 00:02.0 f4.b=80 （80を目的のバックライトレベルに置き換えます）。

ここで、この値が更新されるようにDSDTを書き換えます（そして、おそらく、プロセス中に、ACPIを介したバックライト制御がまったく機能しない理由を見つけることが可能になります）。

ACPI仕様 （付録B、セクション_BCLページ） _BCL 、互換性のあるグラフィックアダプターの説明は、 _BCL 、 _BCMおよび_BQC実装する必要があり_BQC 。 DSDTでは、これらのメソッドは1767行目で定義されています。 コメントされたソースコードは次のとおりです。

  /* =       = *   (Package   ACPI),  *     . */ Method (_BCL, 0, NotSerialized) { /*        GVNS (. 132).   ,    . */ Or (VDRV, 0x01, VDRV) Return (Package (0x08) { 0x64, /*       */ 0x05, /*  ,    */ 0x0F, /*     */ 0x18, /* 24 */ 0x1E, /* 30 */ 0x2D, /* 45 */ 0x3C, /* 60 */ 0x50 /* 80 */ }) } /* =     = *     Arg0. *  ,     ,  *  _BCL. */ Method (_BCM, 1, NotSerialized) { /*  Arg0  10.    Local0, *   —  Local1. */ Divide (Arg0, 0x0A, Local0, Local1) /*    ACPI   "L" ( "Logic"). *  , LEqual(Local0, 0x00)      * (Local0 == 0x00). * *   ,   «»  *      . */ If (LEqual (Local0, 0x00)) { /*    BRTW (. 5324). *  ^W . */ BRTW (Arg0) } } /* =      = *   .    *  ,   _BCL. */ Method (_BQC, 0, NotSerialized) { /* . . */ Divide (BRTL, 0x0A, Local0, Local1) If (LEqual (Local0, 0x00)) { /*    BRTL,    *    BRTW ( . 5341). */ Return (BRTL) } } 

このコードを変更して、PCI構成スペースで機能するようにするには、このスペースを記述する構造に新しいフィールドを追加する必要があります。 アダプタアドレス00：02.0は、ACPIの値0x0002000に対応します（セクション6.1.1、p。200）。 このアドレスを持つデバイスは1325行目で定義されています。 PCI構成スペースの説明が続きます。

前述のように、このスペースの最初の64（0x40）バイトは内部使用のために予約されています。 このため、ACPIはそれらを地域にも含めません。 OperationRegion(IGDP, PCI_Config, 0x40, 0xC0)として定義されています。3番目の引数は、PCI_Config領域の先頭からのオフセットです。 輝度制御フィールドは、空間全体で0xf4、この領域で0xb4にあります。

領域定義の後にフィールド定義が続きます。 Fieldコンストラクト全体は、ビットフィールドのストリーム（長さはバイトではなくビットで指定）で、バイト単位で指定されたオフセット（オフセット）と交互になります。 フィールドにBLVLという名前を付けて、構造に含めましょう。

 @@ -1347,7 +1347,8 @@ Device (IGD0) Offset (0xB0), Offset (0xB1), CDVL, 5, - Offset (0xB2), + Offset (0xB4), + BLVL, 8, Offset (0xBC), ASLS, 32 } 

ACPIネームシステムは階層構造であるため、このフィールドは_SB.PCI0.IGD0.BLVLという名前でグローバルにアクセスできるように_SB.PCI0.IGD0.BLVL （名前はネストされた構造のDeviceとScopeで構成されます）、輝度を制御するメソッドを書き換えてBLVLフィールドに直接アクセスできるようになりました：

  Method (_BCL, 0, NotSerialized) { /*   —  . */ Or (VDRV, 0x01, VDRV) /*     PCI —  0x00  0xff. * ,   16 . */ Return (Package (0x12) { 0xEE, /*    */ 0x22, /*    */ 0x01, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88, 0x99, 0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD, 0xEE, 0xFF }) } Method (_BCM, 1, NotSerialized) { Store (Arg0, \_SB.PCI0.IGD0.BLVL) } Method (_BQC, 0, NotSerialized) { Return (\_SB.PCI0.IGD0.BLVL) } 

更新されたDSDTもリポジトリにあります 。

変更をテストしながら、DSDTでコードをデバッグする必要がありました。 デバッグ出力は、Store（何か、デバッグ）という形式のコマンドで機能します。 Linuxがログにメッセージを送信するには、カーネルパラメーターacpi.debug_level=0x1fを追加する必要があります。

変更およびアセンブルされた（ makeまたはiasl -tc dsdt.dsl ）DSDTは、プロバイダーが提供した場所に送信する必要があります。 これを行うには、BIOSをフラッシュすることもできますが、BIOSの内部構造さえ知りません（そして、これについて話している場合は、フラッシュの方法も）。 システムの代わりにDSDTを使用するようLinuxに指示する方が簡単で安全です。 これを行うには、dsdt.hexを収集し（必要に応じて-tcオプションがiaslにC配列を生成するよう指示します）、カーネルのinclude / sourceディレクトリに配置し、CONFIG_ACPI_CUSTOM_DSDT_FILEオプションを「dsdt.hex」に設定します。 （「汎用ドライバーオプション」オプションのCONFIG_STANDALONEオプション「コンパイル時の外部ファームウェアを必要としないドライバーのみを選択する」が有効になっている場合は使用できません。）

カーネルをビルドし、インストールして再起動できます。 出来上がり：バックライトの明るさの変更は、標準のACPIドライバーで動作します。 （たとえば、 echo 7 >/sys/class/backlight/acpi_video0/brightness ）。

その他の機能

SMMのコードによって変更された他の同様のフィールドを見つけるために、 簡単なスクリプトを書きました。 一部のデバイス、つまりPCI Expressブリッジとネットワークアダプタは、多くの自発的な変更を引き起こすことに注意してください。

残念なことに、ワイヤレスモジュールのファン速度もスイッチも、構成スペースの変更に関連付けられていませんでした。 それらはおそらく、 Embedded ControllerまたはSMBusインターフェイスを介して行われます。つまり、システムメモリに永続的な変更はありません。

さらに、たとえ無線モジュール切断インターフェースを発見したとしても、そのような方法が本質的にないため、システムにそれを提示する標準的な方法を使用することはできません。 このインターフェースがACPIで実際に定義されているラップトップには、それを処理するためのプラットフォーム固有のドライバーがあります（バックライトとは対照的に、共通の標準があります）。