中断子系统

中断，从硬件到软件

1. 中断是异常向量表中的一种，中断产生，中断向量会被调用，具体Soc软件设置的中断入口handle_arch_irq会被调用，一个Soc仅有一个该中断入口。
2. 具体Soc有多个硬件中断，具体哪个中断触发了，是通过中断控制器的寄存器bit判断的，确定硬件中断号。
3. 硬件中断号与虚拟软件中断号之间的映射有一个偏移值，通过硬件中断号可以找到软件中断号，进而调用软件中断处理函数，有多少个硬件中断号就有多少个软件中断处理函数。

Soc中断向量入口函数

不同的Soc调用该函数设置handle_arch_irq
linux-5.1.0kernelirqhandle.c
int __init set_handle_irq(void (*handle_irq)(struct pt_regs *));

linux-5.1.0driversirqchipirq-sun4i.c
对于V3s，set_handle_irq(sun4i_handle_irq);
所以V3s的处理中断的C语言入口函数就是:
static void __exception_irq_entry sun4i_handle_irq(struct pt_regs *regs);

中断触发时，获取硬件中断号

linux-5.1.0driversirqchipirq-sun4i.c

通过硬件中断号获取软件中断号

linux-5.1.0kernelirqirqdesc.c

根据软件中断号执行中断处理函数

中断号的演变与irq_domain（韦老师）

以前中断号(virq)跟硬件密切相关,
现在的趋势是中断号跟硬件无关, 仅仅是一个标号而已

驱动使用中断流程（无设备树时）

以前，在没有设备树的时候，对于每一个硬件中断（hwirq）都预先确定它的中断号（virq）,这些中断号一般都写在一个头文件里，例如三星的：archarmmach-s3c24xxincludemachirqs.h
使用时,
a. 执行 request_irq(virq, my_handler) :
内核根据头文件中映射好的中断号(virq)可以知道对应的硬件中断, 然后去设置、使能硬件中断等
b. 发生硬件中断时,
内核读取硬件信息, 确定hwirq, 反算出virq,
然后调用 irq_desc[virq].handle_irq, 最终会用到my_handler

根据hwirq计算出virq

硬件上有多个intc(中断控制器),
对于同一个hwirq数值, 会对应不同的virq
所以在讲hwirq时，应该强调”是哪一个intc的hwirq”,
在描述hwirq转换为virq时, 引入一个概念: irq_domain, 域, 在这个域里hwirq转换为某一个virq

irq_domain域的引入

当中断控制器越来越多、当中断越来越多，上述方法(virq和hwirq固定绑定)有缺陷:
a. 增加工作量, 你需要给每一个中断确定它的中断号, 写出对应的宏, 可能有成百上千个
b. 你要确保每一个硬件中断对应的中断号互不重复

irq_domain域的实现

a. hwirq跟virq之间不再绑定
b. 要使用某个hwirq时,
先在irq_desc数组中找到一个空闲项, 它的位置就是virq
再在irq_desc[virq]中放置处理函数

也就说，irq_desc数组是硬件无关的，输出的索引值virq由硬件相关的irq_domain保存绑定。

irq_domain域的使用

a.以前是request_irq发起,
现在是先在设备树文件中声明想使用哪一个中断(哪一个中断控制器下的哪一个中断)

b. 内核解析设备树时,
会根据”中断控制器”确定irq_domain,
根据”哪一个中断”确定hwirq,
然后在irq_desc数组中找出一个空闲项, 它的位置就是virq
并且把virq和hwirq的关系保存在irq_domain中: irq_domain.linear_revmap[hwirq] = virq;

也就说，一个中断控制器对应一个irq_domain，一个irq_domain有多个硬件中断号hwirq。
现在的问题是：根据设备树动态确定的irq_domain和hwirq，如何确保发送中断时，能更加中断硬件状态找到对应的irq_domain和hwirq/p>

c. 驱动程序 request_irq(virq, my_handler)

d. 发生硬件中断时,
内核读取硬件信息, 确定hwirq, 确定 virq = irq_domain.linear_revmap[hwirq];
然后调用 irq_desc[virq].handle_irq, 最终会用到my_handler

绑定与回找软中断号virq的过程

使用子中断EINT4的过程为例：

1. 使用父中断(intc,4)设置irq_desc: a.找空闲项，virq=4,保存起来：intc’s irq_domain.linear_revmap[4] = 4； b.设置irq_desc[4].handle_irq = s3c_irq_demux；
2. 为子中断eint4(subintc,4)设置irq_desc: a.找空闲项，virq=5,保存起来：subintc’s irq_domain.linear_revmap[4] = 5；
3. 驱动程序request_irq(5.my_handler)：会把my_handler保存在irq_desc[5].action链表中；
4. 发生了中断，内核读取intc,得到hwirq=4,virq = intc’s irq_domain.liner_revmap[4] = 4调用irq_desc[4].handle_irq,即s3c_irq_demux；
5. s3c_irq_demux: 读取subintc,得到hwirq=4,virq = subintc’s irq_domain.liner_remap[4] = 5,调用irq_desc[5].handle_irq,它会调用action链表中保存的my_handler。

irq_domain、hwirq与具体硬件的关联

由具体Soc的中断控制器驱动实现。
三星中断控制器驱动为例：
设备树：linux-5.1.0Documentationdevicetreebindingsinterrupt-controllersamsung,s3c24xx-irq.txt
驱动：linux-5.1.0driversirqchipirq-s3c24xx.c

在设备树中，每个中断 controller都有唯一的节点描述，为每个中断controller节点创建对应的irq_domain，中断触发时，从硬件信息可以知道时哪个中断控制器产生的中断，进而找到之前为这个中断控制器创建的irq_domain。

内核对设备树中断信息的处理过程

从硬件结构上看, 处理过程分上下两个层面: 中断控制器, 使用中断的设备
从软件结构上看, 处理过程分左右两个部分: 在设备树中描述信息, 在驱动中处理设备树
(1) 中断控制器
这又分为root irq controller, gpf/gpg irq controller
a. root irq controller
a.1 在设备树中的描述
a.2 在内核中的驱动

b. 对于S3C2440, 还有: gpf/gpg irq controller
b.1 在设备树中的描述(在pinctrl节点里)
b.2 在内核中的驱动 (在pinctrl驱动中)

(2) 设备的中断
a.1 在设备节点中描述(表明使用”哪一个中断控制器里的哪一个中断, 及中断触发方式”)
a.2 在内核中的驱动 (在platform_driver.probe中获得IRQ资源, 即中断号)

irq_domain是核心:
a. 每一个中断控制器都有一个irq_domain
b. 对设备中断信息的解析,
b.1 需要调用 irq_domain->ops->xlate (即从设备树中获得hwirq, type)
b.2 获取未使用的virq, 保存: irq_domain->linear_revmap[hwirq] = virq;
b.3 在hwirq和virq之间建立联系:
要调用 irq_domain->ops->map, 比如根据hwirq的属性设置virq的中断处理函数(是一个分发函数还是可以直接处理中断)
irq_desc[virq].handle_irq = 常规函数;
如果这个hwirq有上一级中断, 假设它的中断号为virq’, 还要设置:
irq_desc[virq’].handle_irq = 中断分发函数;

s3c2440设备树中断相关代码调用关系:

(1) 上述处理过程如何触发br> a. 内核启动时初始化中断的入口:
start_kernel // init/main.c

b. 设备树中的中断控制器的处理入口:
irqchip_init // drivers/irqchip/irqchip.c

of_irq_init(__irqchip_of_table); // 对设备树文件中每一个中断控制器节点, 调用对应的处理函数
为每一个符合的”interrupt-controller”节点,
分配一个of_intc_desc结构体, desc->irq_init_cb = match->data; // = IRQCHIP_DECLARE中传入的函数
并调用处理函数
(先调用root irq controller对应的函数, 再调用子控制器的函数, 再调用更下一级控制器的函数…)

(2) root irq controller的驱动调用过程:

a. 为root irq controller定义处理函数:
IRQCHIP_DECLARE(s3c2410_irq, “samsung,s3c2410-irq”, s3c2410_init_intc_of); //drivers/irqchip/irq-s3c24xx.c

其中:
#define IRQCHIP_DECLARE(name, compat, fn) OF_DECLARE_2(irqchip, name, compat, fn)
#define OF_DECLARE_2(table, name, compat, fn)
_OF_DECLARE(table, name, compat, fn, of_init_fn_2)
#define _OF_DECLARE(table, name, compat, fn, fn_type)
static const struct of_device_id _of_table##name
__used section(##table##_of_table)
= { .compatible = compat,
.data = (fn == (fn_type)NULL) fn : fn }

展开为:
static const struct of_device_id __of_table_s3c2410_irq
__used __section(“__irqchip_of_table”)
= { .compatible = “samsung,s3c2410-irq”,
.data = s3c2410_init_intc_of }

它定义了一个of_device_id结构体, 段属性为”__irqchip_of_table”, 在编译内核时这些段被放在__irqchip_of_table地址处。
即__irqchip_of_table起始地址处,
放置了一个或多个 of_device_id, 它含有compatible成员;
设备树中的设备节点含有compatible属性,
如果双方的compatible相同, 并且设备节点含有”interrupt-controller”属性,
则调用of_device_id中的函数来处理该设备节点。

所以: IRQCHIP_DECLARE 是用来声明设备树中的中断控制器的处理函数。

b. root irq controller处理函数的执行过程:

(3) pinctrl系统中gpf/gpg irq controller的驱动调用过程:

a. pinctrl系统的驱动程序:
a.1 源代码: drivers/pinctrl/samsung/pinctrl-samsung.c

a.2 设备树中:
pinctrl@56000000 {
reg = ;
compatible = “samsung,s3c2440-pinctrl”; // 据此找到驱动

a.3 驱动中的操作:
samsung_pinctrl_probe // drivers/pinctrl/samsung/pinctrl-samsung.c
最终会调用到 s3c24xx_eint_init // drivers/pinctrl/samsung/pinctrl-s3c24xx.c

(4) 使用中断的驱动调用过程:
a. 在设备节点中描述(表明使用”哪一个中断控制器里的哪一个中断, 及中断触发方式”)
比如:

b. 设备节点会被转换为 platform_device,
“中断的硬件信息” 会转换为”中断号”,
保存在platform_device的”中断资源”里

第3课第05节_device_node转换为platform_device, 讲解了设备树中设备节点转换为 platform_device 的过程;
我们只关心里面对中断信息的处理:

of_device_alloc (drivers/of/platform.c)
dev = platform_device_alloc(“”, PLATFORM_DEVID_NONE); // 分配 platform_device

c. 驱动程序从platform_device的”中断资源”取出中断号, 就可以request_irq了

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来源：fiveyear_chen