设备树中的中断
设备树中的中断
TODO
基于设备树的TQ2440的中断（1）
https://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6847685.html
基于设备树的TQ2440的中断（2）
https://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6848851.html
基於tiny4412的Linux內核移植 --- 实例学习中断背后的知识(1)
http://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6349209.html
Linux kernel的中断子系统之（一）：综述
Linux kernel的中断子系统之（二）：IRQ Domain介绍
linux kernel的中断子系统之（三）：IRQ number和中断描述符
linux kernel的中断子系统之（四）：High level irq event handler
Linux kernel中断子系统之（五）：驱动申请中断API
Linux kernel的中断子系统之（六）：ARM中断处理过程
linux kernel的中断子系统之（七）：GIC代码分析
http://www.wowotech.net/irq_subsystem/interrupt_subsystem_architecture.html
中断概述
这里就比较复杂了,暂时不去做深入的学习,以后再来挖坑学习,太难了 哈哈.这里放一个框图大概理解下基本流程
详细流程看窝窝科技
以前的内核中断描述符的数组序号与硬件是对应的,后来出了个虚拟中断号,不再强调一定是线性关系.
中断入口
2440的中断向量表是这样的(参考uboot)
.globl _start
0---> _start: b reset
4---> ldr pc, _undefined_instruction
8---> ldr pc, _software_interrupt
c---> ldr pc, _prefetch_abort
16--> ldr pc, _data_abort
20--> ldr pc, _not_used
24--> ldr pc, _irq //发生中断时，CPU跳到这个地址执行该指令
ldr pc, _fiq
内核的向量表是这么定义的,在arch\arm\kernel\entry-armv.S
.section .vectors, "ax", %progbits
.L__vectors_start:
W(b) vector_rst
W(b) vector_und
W(ldr) pc, .L__vectors_start + 0x1000
W(b) vector_pabt
W(b) vector_dabt
W(b) vector_addrexcptn
W(b) vector_irq
W(b) vector_fiq
我们可以看到中断是跳转到vector_irq,这个东西是个宏定义
/*
* Interrupt dispatcher
*/
vector_stub irq, IRQ_MODE, 4 // 相当于 vector_irq: ...,
// 它会根据SPSR寄存器的值,
// 判断被中断时CPU是处于USR状态还是SVC状态,
// 然后调用下面的__irq_usr或__irq_svc
.long __irq_usr @ 0 (USR_26 / USR_32)
.long __irq_invalid @ 1 (FIQ_26 / FIQ_32)
.long __irq_invalid @ 2 (IRQ_26 / IRQ_32)
.long __irq_svc @ 3 (SVC_26 / SVC_32)
.long __irq_invalid @ 4
.long __irq_invalid @ 5
.long __irq_invalid @ 6
.long __irq_invalid @ 7
.long __irq_invalid @ 8
.long __irq_invalid @ 9
.long __irq_invalid @ a
.long __irq_invalid @ b
.long __irq_invalid @ c
.long __irq_invalid @ d
.long __irq_invalid @ e
.long __irq_invalid @ f
@ 下面是宏
.macro vector_stub, name, mode, correction=0
.align 5
vector_\name:
.....
-
__irq_usr/__irq_svc作用是保存现场,调用irq_handler,恢复现场 -
irq_handler将会调用C函数handle_arch_irq.macro irq_handler #ifdef CONFIG_GENERIC_IRQ_MULTI_HANDLER ldr r1, =handle_arch_irq mov r0, sp badr lr, 9997f ldr pc, [r1] #else arch_irq_handler_default #endif 9997: .endm -
也就是调用
handle_arch_irq来处理中断
第一个C函数handle_arch_irq
这个函数是在哪里被设置的?
int __init set_handle_irq(void (*handle_irq)(struct pt_regs *))
{
if (handle_arch_irq)
return -EBUSY;
handle_arch_irq = handle_irq;
return 0;
}
搜索下可以看到在s3c24xx_init_intc中设置了s3c24xx_handle_irq
s3c24xx_init_intc
s3c24xx_clear_intc(intc);
intc->domain = irq_domain_add_legacy(np, irq_num, irq_start,
0, &s3c24xx_irq_ops,
intc);
set_handle_irq(s3c24xx_handle_irq);
具体的s3c24xx_handle_irq会调用s3c24xx_handle_intc
/*
* Array holding pointers to the global controller structs
* [0] ... main_intc
* [1] ... sub_intc
* [2] ... main_intc2 on s3c2416
*/
static struct s3c_irq_intc *s3c_intc[3];
这里有子中断的概念在硬件上,初始化如下
s3c2410_init_irq
s3c_intc[0] = s3c24xx_init_intc(NULL, &init_s3c2410base[0], NULL,0x4a000000);
// s3c24xx_init_intc 的第三个参数是 parent 也就是表示 s3c_intc[1] 是 s3c_intc[0] 的一个子控制器
s3c_intc[1] = s3c24xx_init_intc(NULL, &init_s3c2410subint[0],s3c_intc[0], 0x4a000018);
// s3c24xx_init_intc 里面会设置如下结构体
struct s3c_irq_intc {
void __iomem *reg_pending;
void __iomem *reg_intpnd;
void __iomem *reg_mask;
struct irq_domain *domain;
struct s3c_irq_intc *parent;
struct s3c_irq_data *irqs;
};
s3c24xx_handle_intc
// 1. 读取 reg_intpnd 这个应该就是顶级中断控制器的 pend 标志
readl_relaxed
// 2. 计算出硬件中断号
irq_domain_get_of_node
offset = readl_relaxed(intc->reg_intpnd + 4);
offset = __ffs(pnd);
handle_domain_irq(domain,hwirq,regs)
__handle_domain_irq
// 找到虚拟中断号
irq = irq_find_mapping(domain, hwirq);
// 根据虚拟中断号,找到描述符所在,执行 irq_flow_handler_t handle_irq
generic_handle_irq
// 这里就是找到中断描述符的结构
desc = irq_to_desc(irq)
// 执行 irq_flow_handler_t handle_irq
generic_handle_irq_desc((desc))
流程小结
handle_arch_irq:
a. 读 int controller, 得到hwirq
b. 根据hwirq得到virq
c. 调用 irq_desc[virq].handle_irq
如果该中断没有子中断, irq_desc[virq].handle_irq的操作:
a. 取出irq_desc[virq].action链表中的每一个handler, 执行它
b. 使用irq_desc[virq].irq_data.chip的函数清中断
如果该中断是由子中断产生, irq_desc[virq].handle_irq的操作:
a. 读 sub int controller, 得到hwirq'
b. 根据hwirq'得到virq
c. 调用 irq_desc[virq].handle_irq
下面老师的这个图很形象具体了
中断号的演变
虚拟中断号与实际的硬件中断源一一对应,以前我们是定死的提前写好的,需要保证所有虚拟中断号不重合,2440定义在这里arch\arm\mach-s3c24xx\include\mach\irqs.h
/* main cpu interrupts */
#define IRQ_EINT0 S3C2410_IRQ(0) /* 16 */
#define IRQ_EINT1 S3C2410_IRQ(1)
#define IRQ_EINT2 S3C2410_IRQ(2)
#define IRQ_EINT3 S3C2410_IRQ(3)
#define IRQ_EINT4t7 S3C2410_IRQ(4) /* 20 */
.....
// 子中断号
#define S3C2410_IRQSUB(x) S3C2410_IRQ((x)+58)
#define IRQ_S3CUART_RX0 S3C2410_IRQSUB(0) /* 74 */
#define IRQ_S3CUART_TX0 S3C2410_IRQSUB(1)
#define IRQ_S3CUART_ERR0 S3C2410_IRQSUB(2)
那么我们是怎么通过硬件中断号，反算出虚拟中断号?
- 对于不同中断控制器里面的硬件中断号，它们的转化公式是不同的
- 根中断控制器和子中断控制器的公式是不一样的,称之为域
rq_domain
缺陷
- 当中断控制器数量变多时，有成百上千，这种虚拟中断号和硬件中断号一一对应的方式就很麻烦
- 所以之后虚拟中断号后来只是表示序号,可以自由分配
查找空余项
- 内核中使用一个位图数组
allocated_irqs标记是否为空闲,1表示占用了 - 从中断号开始依次查找，直到找到最后空闲项.
IRQ domain
Linux使用IRQ domain来描述一个中断控制器（IRQ Controller）所管理的中断源.
// \include\linux\irqdomain.h
struct irq_domain {
linear_revmap[] //linear_revmap[2] 存储着这个控制器硬件中断2号对应的虚拟中断号
例子
使用子中断EINT4的过程
- 初始化为注册,首先注册主中断控制器,这里硬件中断号为4,我们去查找第4项空,存进去
linear_revmap[4]=4 - 为子中断控制器注册虚拟中断号,这里硬件中断号是4,先查找4,发现被占用,则使用5.存到
sub/linear_revmap[4]=5 - 驱动程序
request_irq(5.my_handler),会把my_handler保存在irq_desc[5].action链表中 - 中断发生时,cpu先读取顶级的中断控制器,在顶级中断控制器的
irq_domain找到linear_revmap[4]找到虚拟中断号是4,去执行中断描述符数组的第4项,这里会调用中断分发函数s3c_irq_demux s3c_irq_demux又去读取下一级别的sub irq_domain,找到了linear_revmap[4]=5.然后去执行中断描述符数组的第5项- 所以也就是说,在
irq_domain.linear_revmap[]大部分数组项都是空闲的
兼容老的固定中断号
-
很明显的要先设置好
linear_revmap,也就是一般就是硬件中断号鱼虚拟中断号 -
以前写驱动程序直接
request_irq(virq,....),中断号是通过宏方式进行定义的，所以直接使用中断号进行注册 -
现在需要先在设备树表明使用哪个中断,内核会把这个中断号和某一个虚拟中断号挂钩,这些信息会转换成（intc,hwirq） ==> virq 这时才可以 request_irq
.liner_revmap[4] = 5 .xlate （解析设备树，得到hwirq,irq_type） .map(hwirq,virq) (map就是建立联系的作用，若是子中断，去设置父中断)
设备树描述中断
具体的中断
interrupt-parent属于哪个中断控制器interrupts中断号和触发方式,这个里面的成员具体怎么表述需要去看具体中断控制器的描述
中断控制器的描述
interrupt-controller属性名表示是中断控制器#interrupt-cells,表明下一级的设备要用多少个32位的数据来描述这个中断
interrupt-controller@4a000000 {
compatible = "samsung,s3c2410-irq";
reg = <0x4a000000 0x100>;
interrupt-controller; //---表示是中断控制器
#interrupt-cells = <0x4>;
phandle = <0x1>;
};
2440的表述
interrupt-controller@4a000000 {
compatible = "samsung,s3c2410-irq";
reg = <0x4a000000 0x100>;
interrupt-controller;
#interrupt-cells = <0x4>;
phandle = <0x1>;
};
gpf {
gpio-controller;
#gpio-cells = <0x2>;
interrupt-controller;
#interrupt-cells = <0x2>;
phandle = <0x6>;
};
gpg {
gpio-controller;
#gpio-cells = <0x2>;
interrupt-controller;
#interrupt-cells = <0x2>;
};
srom-cs4@20000000 {
compatible = "simple-bus";
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
reg = <0x20000000 0x8000000>;
ranges;
ethernet@20000000 {
compatible = "davicom,dm9000";
reg = <0x20000000 0x2 0x20000004 0x2>;
interrupt-parent = <&gpf>; /*使用gpf中断控制器*/
// interrupts 这个数据的解析是由 gpf中断控制器 的cell 表达的
interrupts = <7 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>;/*使用gpf控制器中的第七号中断，IRQ_TYPE_EDGE_RISING为中断触发方式*/
local-mac-address = [00 00 de ad be ef];
davicom,no-eeprom;
};
};
在这里并没有用单独的软件结构去描述硬件中的子中断控制器,而是使用interrupt-controller@4a000000中的一个32位(#interrupt-cells = <0x4>; 总共有4个32位)来表示是否为子中断控制器,看下章节
2440中使用设备树
具体的使用看代码就明白了
-
新增一个匹配条件
of_match_tablestruct platform_driver buttons_drv = { .probe = buttons_probe, .remove = buttons_remove, .driver = { .name = "mybuttons", .of_match_table = of_match_buttons, /* 能支持哪些来自于dts的platform_device */ } }; static const struct of_device_id of_match_buttons[] = { { .compatible = "jz2440_button", .data = NULL }, { /* sentinel */ } }; -
probe中获取资源方式,这里获取硬件中断号,以及pin的信息,这里已经转换了虚拟中断static int buttons_probe(struct platform_device *pdev) { struct device *dev = &pdev->dev; struct device_node *dp_node = dev->of_node; struct resource *res; int i; for (i = 0; i < sizeof(pins_desc)/sizeof(pins_desc[0]); i++) { /* 根据platform_device的资源进行获得中断号,触发类型 */ res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, i); if (res) { pins_desc[i].irq = res->start; printk("get irq %d\n", pins_desc[i].irq); } else { printk("can not get irq res for eint0\n"); return -1; } pins_desc[i].pin = of_get_named_gpio(dp_node, "eint-pins", i); printk("pins_desc[%d].pin = %d\n", i, pins_desc[i].pin); } return sixth_drv_init(); } -
打开设备时申请中断,这里的虚拟中断在资源获取时已经转换了
static int sixth_drv_open(struct inode *inode, struct file *file) { ret = request_irq(pins_desc[0].irq, buttons_irq, 0, "S2", &pins_desc[0]); .... }
内核处理中断
中断结构
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
中断相关代码调用关系
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?
a. 内核启动时初始化中断的入口:
start_kernel // init/main.c
init_IRQ();
if (IS_ENABLED(CONFIG_OF) && !machine_desc->init_irq)
irqchip_init(); // 一般使用它
else
machine_desc->init_irq();
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:
s3c2410_init_intc_of // drivers/irqchip/irq-s3c24xx.c
// 初始化中断控制器: intc, subintc
s3c_init_intc_of(np, interrupt_parent, s3c2410_ctrl, ARRAY_SIZE(s3c2410_ctrl));
// 为中断控制器创建irq_domain
domain = irq_domain_add_linear(np, num_ctrl * 32,
&s3c24xx_irq_ops_of, NULL);
intc->domain = domain;
// 设置handle_arch_irq, 即中断处理的C语言总入口函数
set_handle_irq(s3c24xx_handle_irq);
(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
static struct platform_driver samsung_pinctrl_driver = {
.probe = samsung_pinctrl_probe,
.driver = {
.name = "samsung-pinctrl",
.of_match_table = samsung_pinctrl_dt_match, // 含有 { .compatible = "samsung,s3c2440-pinctrl", .data = &s3c2440_of_data },
.suppress_bind_attrs = true,
.pm = &samsung_pinctrl_pm_ops,
},
};
a.2 设备树中:
pinctrl@56000000 {
reg = <0x56000000 0x1000>;
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
// eint0,1,2,3的处理函数在处理root irq controller时已经设置;
// 设置eint4_7, eint8_23的处理函数(它们是分发函数)
for (i = 0; i < NUM_EINT_IRQ; ++i) {
unsigned int irq;
if (handlers[i]) /* add by weidongshan@qq.com, 不再设置eint0,1,2,3的处理函数 */
{
irq = irq_of_parse_and_map(eint_np, i);
if (!irq) {
dev_err(dev, "failed to get wakeup EINT IRQ %d\n", i);
return -ENXIO;
}
eint_data->parents[i] = irq;
irq_set_chained_handler_and_data(irq, handlers[i], eint_data);
}
}
// 为GPF、GPG设置irq_domain
for (i = 0; i < d->nr_banks; ++i, ++bank) {
ops = (bank->eint_offset == 0) ? &s3c24xx_gpf_irq_ops
: &s3c24xx_gpg_irq_ops;
bank->irq_domain = irq_domain_add_linear(bank->of_node, bank->nr_pins, ops, ddata);
}
(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:
buttons {
compatible = "jz2440_button";
eint-pins = <&gpf 0 0>, <&gpf 2 0>, <&gpg 3 0>, <&gpg 11 0>;
interrupts-extended = <&intc 0 0 0 3>,
<&intc 0 0 2 3>,
<&gpg 3 3>,
<&gpg 11 3>;
};
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
num_irq = of_irq_count(np); // 计算中断数
of_irq_to_resource_table(np, res, num_irq) // drivers/of/irq.c, 根据设备节点中的中断信息, 构造中断资源
of_irq_to_resource
int irq = of_irq_get(dev, index); // 获得virq, 中断号
rc = of_irq_parse_one(dev, index, &oirq); // drivers/of/irq.c, 解析设备树中的中断信息, 保存在of_phandle_args结构体中
domain = irq_find_host(oirq.np); // 查找irq_domain, 每一个中断控制器都对应一个irq_domain
irq_create_of_mapping(&oirq); // kernel/irq/irqdomain.c, 创建virq和中断信息的映射
irq_create_fwspec_mapping(&fwspec);
irq_create_fwspec_mapping(&fwspec);
irq_domain_translate(domain, fwspec, &hwirq, &type) // 调用irq_domain->ops->xlate, 把设备节点里的中断信息解析为hwirq, type
virq = irq_find_mapping(domain, hwirq); // 看看这个hwirq是否已经映射, 如果virq非0就直接返回
virq = irq_create_mapping(domain, hwirq); // 否则创建映射
virq = irq_domain_alloc_descs(-1, 1, hwirq, of_node_to_nid(of_node), NULL); // 返回未占用的virq
irq_domain_associate(domain, virq, hwirq) // 调用irq_domain->ops->map(domain, virq, hwirq), 做必要的硬件设置
