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中断控制器的驱动解析

2023-07-28 19:50:10 哔哩哔哩

这里主要分析 linux kernel 中 GIC v3 中断控制器的代码(drivers/irqchip/)。

设备树

先来看下一个中断控制器的设备树信息:


(相关资料图)

compatible:用于匹配GICV3驱动

reg:GIC的物理基地址,分别对应GICD,GICR,GICC…

#interrupt-cells:这是一个中断控制器节点的属性。它声明了该中断控制器的中断指示符(interrupts)中 cell 的个数

interrupt-controller: 表示该节点是一个中断控制器

interrupts:分别代表中断类型,中断号,中断类型, PPI中断亲和, 保留字段

关于设备数的各个字段含义,详细可以参考 Documentation/devicetree/bindings 下的对应信息。

初始化

1. irq chip driver 的声明:

定义 IRQCHIP_DECLARE 之后,相应的内容会保存到 __irqchip_of_table 里边:

__irqchip_of_table 在链接脚本 里,被放到了 __irqchip_begin 和 __irqchip_of_end 之间,该段用于存放中断控制器信息:

在内核启动初始化中断的函数中,of_irq_init 函数会去查找设备节点信息,该函数的传入参数就是 __irqchip_of_table 段,由于 IRQCHIP_DECLARE 已经将信息填充好了,of_irq_init 函数会根据 “arm,gic-v3” 去查找对应的设备节点,并获取设备的信息。or_irq_init 函数中,最终会回调 IRQCHIP_DECLARE 声明的回调函数,也就是 gic_of_init,而这个函数就是 GIC 驱动的初始化入口。

2. gic_of_init 流程:

映射 GICD 的寄存器地址空间。

验证 GICD 的版本是 GICV3 还是 GICV4(主要通过读GICD_PIDR2寄存器bit[7:4]. 0x1代表GICV1, 0x2代表GICV2…以此类推)。

通过 DTS 读取 redistributor-regions 的值。

为一个 GICR 域分配基地址。

通过 DTS 读取 redistributor-stride 的值。

下面详细介绍。

设置一组 PPI 的亲和性。

确认支持 SPI 中断号最大的值为多少。

向系统中注册一个 irq domain 的数据结构,irq_domain主要作用是将硬件中断号映射到IRQ number,后面会做详细的介绍。

设定 arch 相关的 irq handler。gic_irq_handle 是内核 gic 中断处理的入口函数,后面会做详细的介绍。

gic 虚拟化相关的内容。

初始化 ITS。

设置 SMP 核间交互的回调函数,用于 IPI,回到函数为 gic_raise_softir。

初始化 Distributor。

初始化 CPU interface。

初始化 GIC 电源管理。

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中断映射

当早期的系统只存在一个中断控制器,而且中断数目也不多的时候,一个很简单的做法就是一个中断号对应到中断控制器的一个号,可以说是简单的线性映射:

但当一个系统中有多个中断控制器,而且中断号也逐渐增加的时候。linux 内核为了应对此问题,引入了 irq_domain 的概念。

irq_domain 的引入相当于一个中断控制器就是一个 irq_domain。这样一来所有的中断控制器就会出现级联的布局。利用树状的结构可以充分的利用 irq 数目,而且每一个 irq_domain 区域可以自己去管理自己 interrupt 的特性。

每一个中断控制器对应多个中断号, 而硬件中断号在不同的中断控制器上是会重复编码的, 这时仅仅用硬中断号已经不能唯一标识一个外设中断,因此 linux kernel 提供了一个虚拟中断号的概念。

原文作者:人人极客社区