基于设备树的TQ2440的中断（1） 基于设备树的TQ2440的中断（2） 基於tiny4412的Linux內核移植 — 实例学习中断背后的知识(1)
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
这2个函数的处理过程类似: 保存现场 调用 irq_handler 恢复现场
读取寄存器获得中断信息: hwirq 把hwirq转换为virq 调用 irq_desc[virq].handle_irq
对于S3C2440, s3c24xx_handle_irq 是用于处理中断的C语言入口函数
中断处理流程:
假设中断结构如下: sub int controller —> int controller —> cpu 发生中断时: cpu跳到"vector_irq", 保存现场, 调用C函数handle_arch_irq 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
所用文件在: doc_and_sources_for_device_tree\source_and_images\第5,6课的源码及映像文件(使用了完全版的设备树)\内核补丁及设备树
先解压原始内核(source_and_images\kernel): tar xzf linux-4.19-rc3.tar.gz 打上补丁: cd linux-4.19-rc3 patch -p1 < ../linux-4.19-rc3_device_tree_for_irq_jz2440.patch 在内核目录下执行: export PATH=PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/work/system/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabi/bin cp config_ok .config make uImage // 生成 arch/arm/boot/uImage make dtbs // 生成 arch/arm/boot/dts/jz2440_irq.dtb 老内核: / # cat /proc/interrupts CPU0 29: 17593 s3c 13 Edge samsung_time_irq 42: 0 s3c 26 Edge ohci_hcd:usb1 43: 0 s3c 27 Edge s3c2440-i2c.0 74: 86 s3c-level 0 Edge s3c2440-uart 75: 561 s3c-level 1 Edge s3c2440-uart 83: 0 s3c-level 9 Edge ts_pen 84: 0 s3c-level 10 Edge adc 87: 0 s3c-level 13 Edge s3c2410-wdt 新内核： nfs 30000000 192.168.1.124:/work/nfs_root/uImage; nfs 32000000 192.168.1.124:/work/nfs_root/jz2440_irq.dtb; bootm 30000000 - 32000000 / # cat /proc/interrupts CPU0 8: 0 s3c 8 Edge s3c2410-rtc tick 13: 936 s3c 13 Edge samsung_time_irq 30: 0 s3c 30 Edge s3c2410-rtc alarm 32: 15 s3c-level 32 Level 50000000.serial 33: 60 s3c-level 33 Level 50000000.serial 59: 0 s3c-level 59 Edge 53000000.watchdog a. 某个设备要使用中断, 需要在设备树中描述中断, 如何? 它要用哪一个中断? 这个中断连接到哪一个中断控制器去? 即: 使用哪一个中断控制器的哪一个中断? 至少有有2个属性: interrupts // 表示要使用哪一个中断, 中断的触发类型等等 interrupt-parent // 这个中断要接到哪一个设备去? 即父中断控制器是谁 b. 上述的interrupts属性用多少个u32来表示? 这应该由它的父中断控制器来描述, 在父中断控制器中, 至少有2个属性: interrupt-controller; // 表示自己是一个中断控制器 #interrupt-cells // 表示自己的子设备里应该有几个U32的数据来描述中断参考轨检仪项目中的按键驱动的设备树文件：
在设备树的设备节点中描述"中断的硬件信息", 表明使用了"哪一个中断控制器里的哪一个中断, 及中断触发方式",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,驱动程序从platform_device的"中断资源"取出中断号, 就可以request_irq了从硬件结构上看, 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?
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 c. 驱动程序从platform_device的"中断资源"取出中断号, 就可以request_irq了