5.3中断系统中的设备树——中断号的演变与irq

通过上一节我们知道，在内核中有一个irq_desc数组，数组里面的每一项对应一个中断，数组的下标就是对应中断的虚拟中断号（virq）。

假设只有一个中断控制器，有32个中断，那么中断和irq_desc数组可以一一对应，每一个数组项对应一个中断。

因为第0项一般不用，所以是从第1项开始，一一对应。

此时虚拟中断号和硬件中断号的对应关系为：virq = hwirq + 1。

如果再加一个中断控制器sub_intc，它也会发出中断，并且sub_intc发出的中断会触发上一级的中断控制器的n号中断。

也就是说，sub_intc的0,1,2,3号中断，都会触发上一级中断控制器的n号中断。

根据上一节的说明，sub_intc的0,1,2,3号中断，在irq_desc数组中也会有对应的单独项和它们一一对应。

假设irq_desc数组项中的第36，37，38，39项，分别对应sub_intc的0，1，2，3号中断。

sub_intc的硬件中断号称为hwirq'，那么就可以得到hwirq'和virq的转换公式。

virq = hwirq' + 36

也就是说，不论是intc还是sub_intc，都可以根据硬件中断号获得对应的虚拟中断号，并且这些中断号对应的数组项，并不重合。

再增加一个外部中断控制器external intc，让系统更复杂一点。

与sub_intc类似，external intc对应intc的m号中断，我们让external intc的0号中断对应数组项的第48项。

那么，也可以得到一个硬件中断号和虚拟中断之间的转换公式：virq = hwirq'' + 48。

以前, 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, 比如：arch\arm\mach-s3c24xx\include\mach\irqs.h。

这里的每一个宏，就是一个虚拟中断号。

使用时：

执行 request_irq(virq, my_handler) ：内核根据virq可以知道对应的硬件中断号，然后去设置、使能中断等；
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；

问：前面说了三个中断控制器，intc，sub_intc，external intc，在这三个中断控制器中，不同的硬件中断号对应的虚拟中断号是不同。

但是，intc，sub_intc，external intc都有各自的0号，1号中断等，内核怎么根据这些硬件中断号，推算出对应的虚拟中断号？

答：需要引入了一个新的概念——域（irq_domain），intc，sub_intc，external intc分别有自己的域（irq_domain）。

在不同的域（irq_domain）中，相同的硬件中断号（hwirq）对应的虚拟中断号（virq）是不同的。

所以，在描述hwirq时，应该注意“是哪个域的hwirq”。

那么，怎么使用域将硬件中断号，转化为虚拟中断号？稍后再说。

之前，virq和硬件的对应关系是固定的，比如virq 38固定对应串口3的接收中断，virq 56固定对应GPIO外部中断等。

但现在的趋势是，virq跟硬件无关，仅仅是一个标号（中断描述数组的标号）而已。

问：为什么会变成这样呢？

答：如果只有几个中断，那么可以事先确定好中断号，并且只要几个宏就可以让中断和数组项一一对应。

但是如果有成百上千个中断，就需要成百上千个宏，并且这些数组项要各自独立互不影响，工作量就变得多得多。（想想要定义上千个宏，很恐怖的。。。）

为了避免这种复杂的情况，就将硬件中断号和虚拟中断号之间固定的关系取消掉，它们依旧是一一对应，但是对应关系不再固定了。

当需要使用某个硬件中断（hwirq）时，来查找irq_desc数组，在数组中查找到一个空余项，这个空余项的下标就是这个硬件中断号对应的virq。

我们在这个空余项中存放对应的处理函数就可以了。

假设，要使用inc的INT2。

那么，先要在 irq_desc 数组中，找到一个空余项。

问：怎么查找空余项呢？

答：最笨的方法，就是从下标0开始依次查找。这当然也是一种方法，但是效率可能不好，这种方法的时间复杂度应该是O(n)。

内核使用的是另一种方法。在内核中定义了一个位图，用来记录哪些空余项被使用了。

这个位图其实就是一个数组——allocated_irqs。

allocated_irqs的bit0对应下标0，bitn对应下标n。当某一位等于1时，表示这一项被占用了。

那么，比如硬件ID为2，那么就从bit2开始，bit2，bit3依次查找，直到找到空余项。

这样做的效率应该是比从左到右一个一个找要快。

假设，要设置2号中断，并且allocated_irqs的bit2为0，那么它的virq就等于2。

问：以后处理2号中断时，我们可以从中断控制器里面获得hwirq为2，但是怎么知道对应的virq呢？

答：这就需要在设置中断时，将中断的virq保存下来了。

事实上，这个virq保存在对应的irq_domain里面。

@linear_revmap: Linear table of hwirq->virq reverse mappings
struct irq_domain {......unsigned int linear_revmap[];
};

irq_domain里面有一个数组linear_revmap，叫做反向映射数组。

为什么叫反向映射数组呢？

以前，我们使用中断时，是在驱动程序里面执行 request_irq，通过virq找到对应的hwirq。

现在呢，反过来，使用hwirq找到virq。

把hwirq对应的virq，保存在对应的irq_domain的linear_revmap数组中，也就是 linear_revmap[hwirq] = virq。

对于本例，hwirq=2，virq=2，所以就是linear_revmap[2] = 2。

这样，后续发生2号中断时：

首先根据中断向量进入到指定地址执行中断处理流程，将会调用到C语言的中断处理函数。
然后，在中断处理函数中读取中断控制器，得到硬件中断号。
之后，再根据这个中断控制器，得到对应的irq_domain。
通过irq_domain的linear_revmap数组以及硬件中断号，就可以得到一个virq。
最后，在irq_desc数组中，根据virq，找到对应的那一项，把其中的handle_irq拿出来执行。

假设要使用子中断控制器(subintc)的n号中断, 它发生时会导致父中断控制器(intc)的m号中断:

设备树表明要使用<subintc n>，subintc表示要使用<intc m>
解析设备树时,会为<subintc n>找到空闲项 irq_desc[virq'],
sub irq_domain.linear_revmap[n] = virq';
会为<intc m> 找到空闲项 irq_desc[virq],
irq_domain.linear_revmap[m] = virq;
并且设置它的handle_irq为某个分析函数demux_func
设置驱动程序 request_irq(virq', my_handler);
发生硬件中断时，内核读取intc硬件信息, 确定hwirq = m, 确定 virq = irq_domain.linear_revmap[m];
然后调用 irq_desc[m].handle_irq, 即demux_func
demux_func:读取sub intc硬件信息, 确定hwirq = n, 确定 virq' = sub irq_domain.linear_revmap[n];
然后调用 irq_desc[n].handle_irq, 即my_handler。

在旧的中断配置方法中，irq_domain也有linear_revmap成员，只是它的linear_revmap数组都预先设置好了，只有新的中断配置方法中，linear_revmap才是设置了才不为空（0）。

也就是说，新旧配置方法是兼容的，只是配置方法略有不同。

旧的配置方法是通过宏固定配置，可以直接通过 request_irq 函数配置中断（因为virq是已知的，固定的），而新的配置方法在一开始并不知道virq，需要先在设备树中表明要使用哪个中断（hwirq），然后程序会将这个hwirq和某个virq绑定，确定virq后，才可以调用request_irq函数设置中断。

那么，要怎么在设备树中表明要使用哪个中断？这个下节再说明。

在设备树中表明要使用的中断信息后，会通过xlate函数对设备树进行解析，获得对应的hwirq和irq_type（中断触发方法）。

然后，再把hwirq映射得到virq，之后驱动程序才能来设置和使用中断。

还有一个map函数，用来建立hwirq和virq之间的映射关系的，比如，若配置的是子中断，那么map函数还要去设置父中断。

xlate和map都是irq_domain.ops的成员，他们都是函数指针。

struct irq_domain {......const struct irq_domain_ops *ops;......
};struct irq_domain_ops {int (*match)(struct irq_domain *d, struct device_node *node,enum irq_domain_bus_token bus_token);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);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);
#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);int (*activate)(struct irq_domain *d, struct irq_data *irqd, bool reserve);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
#ifdef CONFIG_GENERIC_IRQ_DEBUGFSvoid (*debug_show)(struct seq_file *m, struct irq_domain *d,struct irq_data *irqd, int ind);
#endif
};

关于 xlate 和 map 的更详细的说明，会在后面的文章中说明。

5.3中断系统中的设备树——中断号的演变与irq_domain相关推荐

韦东山 IMX6ULL和正点原子_【预习】韦东山：剥丝抽茧分析Linux中断系统中的重要数据结构...
导语: 众所周知,目前升级版视频正在录中断系统,已经录到[Linux系统对中断处理的演进],配套文档发布后,颇受学员好评,知乎文章: https://zhuanlan.zhihu.com/p/1130 ...
zynq开发中的设备树
在zynq开发中经常会修改设备树,每次遇到这种情况都有点发愁,今天把设备树相关的知识点总结一下,希望以后遇到设备树时,能够自如应对. 什么是设备树设备树时描述硬件的数据结构,Linux系统可以通过设 ...
07 | 案例篇：系统中出现大量不可中断进程和僵尸进程怎么办？（上）
上一节,我用一个 Nginx+PHP 的案例,给你讲了服务器 CPU 使用率高的分析和应对方法.这里你一定要记得,当碰到无法解释的 CPU 使用率问题时,先要检查一下是不是短时应用在捣鬼. 短时应用的 ...
Linux驱动开发中与设备树相关的6种debug方法
整理出了6种驱动开发时与设备注册.设备树相关的调试方法,彼此间没有优先级之分,每种方法不一定是最优解,但可以作为一种debug查找问题的手段,快速定位问题原因.例如在芯片验证时,不同时钟频率下系统启动 ...
08 | 案例篇：系统中出现大量不可中断进程和僵尸进程怎么办？（下）
上一节,我给你讲了 Linux 进程状态的含义,以及不可中断进程和僵尸进程产生的原因,我们先来简单复习下. 使用 ps 或者 top 可以查看进程的状态,这些状态包括运行.空闲.不可中断睡眠.可中断睡 ...
在Linux系统中存储设备的两种表示方法
作者:北南南北来自:LinuxSir.Org 摘要: 硬盘和硬盘分区在Linux都表示为设备,按我们通俗的说法来说,就是怎么来表示或描述硬盘和或硬盘分区,但这种描述应该是科学和具体的:比如IDE硬盘 ...
在WindowsMobil系统中实现透明树组件
因一个工程中需要使用WM来开发一款IM软件,后期实现界面的时候很费了一翻功夫,主要是在WM系统下TreeView的功能太有限了,不行添加背景,也不能实现行选择,这样效果就很差,单击事件也没有,后来通过 ...
Mtk android中的设备树,msm8909+android5.1 device tree(dt) 设备树组成和编译
1.Device tree设备树概述设备树包含DTC(device treecompiler),DTS(device treesource和DTB(device treeblob).其对应关系如图1 ...
中断系统详解、外部中断
51单片机各个引脚功能 IO口引脚: 中断系统的主要功能:处理随机突发事件中断系统结构: 什么是中断系统: 数据的输入/输出传送方式: 中断传送方式特点: 51系统允许的5个中断源: 51单片机中断 ...

5.3中断系统中的设备树——中断号的演变与irq_domain

5.3中断系统中的设备树——中断号的演变与irq_domain相关推荐

最新文章

热门文章