背景
说明:
1. 概述从这篇文章开始,来聊一聊中断子系统。中断是处理器用于异步处理外围设备请求的一种机制,可以说中断处理是操作系统管理外围设备的基石,此外系统调度、核间交互等都离不开中断,它的重要性不言而喻。 来一张概要的分层图:
中断子系统系列文章,会包括硬件相关、中断框架层、上半部与下半部、Softirq、Workqueue等机制的介绍,本文会先介绍硬件相关的原理及驱动,前戏结束,直奔主题。 2. GIC硬件原理
来一张功能版的框图:
再来一张细节图看看
中断处理的状态机如下图:
GIC检测中断流程如下:
3. GIC驱动分析3.1 设备信息添加ARM平台的设备信息,都是通过 下图就是一个中断控制器的设备树信息:
设备树的信息,是怎么添加到系统中的呢?
3.2 驱动流程分析GIC驱动的执行流程如下图所示:
3.3 数据结构分析先来张图:
还是上一下具体的数据结构代码吧,关键注释如下: struct irq_chip { struct device *parent_device; //指向父设备 const char *name; // /proc/interrupts中显示的名字 unsigned int (*irq_startup)(struct irq_data *data); //启动中断,如果设置成NULL,则默认为enable void (*irq_shutdown)(struct irq_data *data); //关闭中断,如果设置成NULL,则默认为disable void (*irq_enable)(struct irq_data *data); //中断使能,如果设置成NULL,则默认为chip->unmask void (*irq_disable)(struct irq_data *data); //中断禁止
void (*irq_ack)(struct irq_data *data); //开始新的中断 void (*irq_mask)(struct irq_data *data); //中断源屏蔽 void (*irq_mask_ack)(struct irq_data *data); //应答并屏蔽中断 void (*irq_unmask)(struct irq_data *data); //解除中断屏蔽 void (*irq_eoi)(struct irq_data *data); //中断处理结束后调用
int (*irq_set_affinity)(struct irq_data *data, const struct cpumask *dest, bool force); //在SMP中设置CPU亲和力 int (*irq_retrigger)(struct irq_data *data); //重新发送中断到CPU int (*irq_set_type)(struct irq_data *data, unsigned int flow_type); //设置中断触发类型 int (*irq_set_wake)(struct irq_data *data, unsigned int on); //使能/禁止电源管理中的唤醒功能
void (*irq_bus_lock)(struct irq_data *data); //慢速芯片总线上的锁 void (*irq_bus_sync_unlock)(struct irq_data *data); //同步释放慢速总线芯片的锁
void (*irq_cpu_online)(struct irq_data *data); void (*irq_cpu_offline)(struct irq_data *data);
void (*irq_suspend)(struct irq_data *data); void (*irq_resume)(struct irq_data *data); void (*irq_pm_shutdown)(struct irq_data *data);
void (*irq_calc_mask)(struct irq_data *data);
void (*irq_print_chip)(struct irq_data *data, struct seq_file *p); int (*irq_request_resources)(struct irq_data *data); void (*irq_release_resources)(struct irq_data *data);
void (*irq_compose_msi_msg)(struct irq_data *data, struct msi_msg *msg); void (*irq_write_msi_msg)(struct irq_data *data, struct msi_msg *msg);
int (*irq_get_irqchip_state)(struct irq_data *data, enum irqchip_irq_state which, bool *state); int (*irq_set_irqchip_state)(struct irq_data *data, enum irqchip_irq_state which, bool state);
int (*irq_set_vcpu_affinity)(struct irq_data *data, void *vcpu_info);
void (*ipi_send_single)(struct irq_data *data, unsigned int cpu); void (*ipi_send_mask)(struct irq_data *data, const struct cpumask *dest);
unsigned long flags; };
struct irq_domain { struct list_head link; //用于添加到全局链表irq_domain_list中 const char *name; //IRQ domain的名字 const struct irq_domain_ops *ops; //IRQ domain映射操作函数集 void *host_data; //在GIC驱动中,指向了irq_gic_data unsigned int flags; unsigned int mapcount; //映射中断的个数
/* Optional data */ struct fwnode_handle *fwnode; enum irq_domain_bus_token bus_token; struct irq_domain_chip_generic *gc; #ifdef CONFIG_IRQ_DOMAIN_HIERARCHY struct irq_domain *parent; //支持级联的话,指向父设备 #endif #ifdef CONFIG_GENERIC_IRQ_DEBUGFS struct dentry *debugfs_file; #endif
/* reverse map data. The linear map gets appended to the irq_domain */ irq_hw_number_t hwirq_max; //IRQ domain支持中断数量的最大值 unsigned int revmap_direct_max_irq; unsigned int revmap_size; //线性映射的大小 struct radix_tree_root revmap_tree; //Radix Tree映射的根节点 unsigned int linear_revmap[]; //线性映射用到的查找表 };
struct irq_domain_ops { int (*match)(struct irq_domain *d, struct device_node *node, enum irq_domain_bus_token bus_token); // 用于中断控制器设备与IRQ domain的匹配 int (*select)(struct irq_domain *d, struct irq_fwspec *fwspec, enum irq_domain_bus_token bus_token); int (*map)(struct irq_domain *d, unsigned int virq, irq_hw_number_t hw); //用于硬件中断号与Linux中断号的映射 void (*unmap)(struct irq_domain *d, unsigned int virq); int (*xlate)(struct irq_domain *d, struct device_node *node, const u32 *intspec, unsigned int intsize, unsigned long *out_hwirq, unsigned int *out_type); //通过device_node,解析硬件中断号和触发方式
#ifdef CONFIG_IRQ_DOMAIN_HIERARCHY /* extended V2 interfaces to support hierarchy irq_domains */ int (*alloc)(struct irq_domain *d, unsigned int virq, unsigned int nr_irqs, void *arg); void (*free)(struct irq_domain *d, unsigned int virq, unsigned int nr_irqs); void (*activate)(struct irq_domain *d, struct irq_data *irq_data); void (*deactivate)(struct irq_domain *d, struct irq_data *irq_data); int (*translate)(struct irq_domain *d, struct irq_fwspec *fwspec, unsigned long *out_hwirq, unsigned int *out_type); #endif }; 3.3.1 IRQ domainIRQ domain用于将硬件的中断号,转换成Linux系统中的中断号(
三种映射的方式如下图:
4. Arch-speicific代码分析
代码比较简单,如下:
来张图:
GIC和Arch相关的介绍就此打住,下一篇文章会接着介绍通用的中断处理框架,敬请期待。 参考
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