INTx中断机制源码分析

文章目录

• INTx中断机制源码分析
• 参考资料：
• • 一、 配置空间
  • 二、 扫描设备时分配中断号
  • 三、 使用INTx中断
  • 四、 PCIe中断树
  • 五、 PCIe INTx中断映射过程
  • • 5.1 PCIe控制器支持的中断
    • 5.2 PCIe控制器注册中断
    • 5.3 PCIe设备中断号的分配
    • • 5.3.1 IRQ domain
      • 5.3.2 得到PCIe设备的中断号
• 致谢

参考资料：

• 《PCI_SPEV_V3_0.pdf》6.8节
• 《devicetree-specification-v0.2.pdf》

开发板资料：

• 开发板Firefly-rk3399资料

本课程分析的文件：

• linux-4.4_rk3399\drivers\pci\host\pcie-rockchip.c

一、 配置空间

无论是PCI设备还是PCIe设备，它们都可以在配置空间里声明：通过INTA#、INTB#、INTC#还是INTD#发出中断。

配置空间有2个寄存器：Interrupt Pin、Interrupt Line，作用如下：

• Interrupt Pin：用来表示本设备通过哪条引脚发出中断信号，取值如下

  Interrupt Pin取值	含义
  0	不需要中断引脚
  1	通过INTA#发出中断
  2	通过INTB#发出中断
  3	通过INTC#发出中断
  4	通过INTD#发出中断
  5~0xff	保留

• Interrupt Line：给软件使用的，PCI设备本身不使用该寄存器。软件可以写入中断相关的信息，比如在Linux系统中，可以把分配的virq(虚拟中断号)写入此寄存器。软件完全可以自己记录中断信息，没必要依赖这个寄存器。

二、 扫描设备时分配中断号

PCIe设备在硬件信息里表明自己可以发出哪个中断，比如INTA、INTB、INTC或INTD，这个中断要转换为中断号，我们编写的软件才可以为它注册中断处理函数。

怎么得到中断号？下面只列出调用过程，后面再分析：

rockchip_pcie_probebus = pci_scan_root_bus(&pdev->dev, 0, &rockchip_pcie_ops, rockchip, &res);pci_scan_root_bus_msipci_scan_child_buspci_scan_slotdev = pci_scan_single_device(bus, devfn);dev = pci_scan_device(bus, devfn);struct pci_dev *dev;dev = pci_alloc_dev(bus);pci_setup_devicepci_read_bases(dev, 6, PCI_ROM_ADDRESS);	pci_device_add(dev, bus);pcibios_add_device(struct pci_dev *dev)dev->irq = of_irq_parse_and_map_pci(dev, 0, 0);

解析出中断信息后，分配的中断号放在pci_dev的irq里面：

pci_scan_single_devicepci_device_addpcibios_add_device(struct pci_dev *dev)dev->irq = of_irq_parse_and_map_pci(dev, 0, 0);

三、 使用INTx中断

每个PCIe设备，在Linux内核里都对应一个pci_dev结构体：
可以为这个设备注册中断：

request_irq(pci_dev->irq, ....);

四、 PCIe中断树

要分析PCIe设备中断号的分配过程，需要从RK3399的芯片资料开始学习。

层级结构为：PCIe设备 => PCIe控制器 => GIC =>CPU
在设备树中：

       gic: interrupt-controller@fee00000 {compatible = "arm,gic-v3";#interrupt-cells = <4>;#address-cells = <2>;#size-cells = <2>;ranges;interrupt-controller;/* 省略 */};pcie0: pcie@f8000000 {compatible = "rockchip,rk3399-pcie";#address-cells = <3>;#size-cells = <2>;aspm-no-l0s;clocks = <&cru ACLK_PCIE>, <&cru ACLK_PERF_PCIE>,<&cru PCLK_PCIE>, <&cru SCLK_PCIE_PM>;clock-names = "aclk", "aclk-perf","hclk", "pm";bus-range = <0x0 0x1f>;max-link-speed = <1>;linux,pci-domain = <0>;msi-map = <0x0 &its 0x0 0x1000>;interrupts = ,,;interrupt-names = "sys", "legacy", "client";#interrupt-cells = <1>;interrupt-map-mask = <0 0 0 7>;interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>,<0 0 0 2 &pcie0_intc 1>,<0 0 0 3 &pcie0_intc 2>,<0 0 0 4 &pcie0_intc 3>;};

发出中断的过程：

• 任何一个PCIe设备向PCIe控制器发出"Assert INTx"(x=A/B/C/D)这类TLP包
• PCIe控制器就会向GIC发出第50号SPI中断
• GIC再给CPU发出中断。

中断的处理过程是反过来的：

• CPU接收到中断，跳转到异常向量表处理代码，会调用GIC驱动
• GIC：读取寄存器，得知发生的是SPI 50号中断，这个中断函数由PCIe控制器驱动提供
• PCIe控制器：读取PCIe控制器的寄存器，分辨是INTA还是INTB、INTC、INTD，调用对应函数，这个函数由PCIe设备驱动程序提供
• PCI设备：提供设备相关的驱动程序

五、 PCIe INTx中断映射过程

文件：drivers\pci\host\pcie-rockchip.c

5.1 PCIe控制器支持的中断

对于RK3399，PCIe控制器可以向GIC发出3个中断：sys、legacy、client：

• sys：下图中Event ID为81，就是SPI 49号中断(81=32+49)，用来处理一些系统性的中断，比如电源状态、热拔插
• legacy：用来处理PCIe设备发来的INTA/INTB/INTC/INTD中断
• client：跟外接的PCIe设备通信时，可能会发送传输错误，用这个中断来处理

在设备树中，这3类中断如下定义：

       pcie0: pcie@f8000000 {/* 省略 */interrupts = ,,;interrupt-names = "sys", "legacy", "client";

5.2 PCIe控制器注册中断

为什么legacy中断的函数，不是使用devm_request_irq而是使用irq_set_chained_handler_and_data?

因为发生legacy中断时，rockchip_pcie_legacy_int_handler函数要进一步分辨发生的是INTA还是INTB、INTC、INTD中断，然后处理。

5.3 PCIe设备中断号的分配

5.3.1 IRQ domain

在设备树里，PCIe控制器的节点里有一个更下一级的中断控制器，这是一个虚拟的中断控制器：

          pcie0: pcie@f8000000 {#address-cells = <3>;#interrupt-cells = <1>;interrupt-map-mask = <0 0 0 7>;interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>,<0 0 0 2 &pcie0_intc 1>,<0 0 0 3 &pcie0_intc 2>,<0 0 0 4 &pcie0_intc 3>;pcie0_intc: interrupt-controller {interrupt-controller;#address-cells = <0>;#interrupt-cells = <1>;};                    };

在代码里，对于pcie0_intc会创建出一个IRQ domain：
在设备树的interrupt-map里面就用到了这个子节点，也就是用到了对应的IRQ domain：

               	interrupt-map-mask = <0 0 0 7>;interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>,<0 0 0 2 &pcie0_intc 1>,<0 0 0 3 &pcie0_intc 2>,<0 0 0 4 &pcie0_intc 3>;

5.3.2 得到PCIe设备的中断号

从PCIe设备得到的硬件中断信息，将会映射得到pcie0_intc，从它里面得到中断号。

这会涉及interrupt-map-mask、interrupt-map，比较复杂，在视频里讲解。

pci_scan_single_devicepci_device_addpcibios_add_device(struct pci_dev *dev)dev->irq = of_irq_parse_and_map_pci(dev, 0, 0);of_irq_parse_and_map_pciret = of_irq_parse_pci(dev, &oirq);rc = pci_read_config_byte(pdev, PCI_INTERRUPT_PIN, &pin);out_irq->np = ppnode;out_irq->args_count = 1;out_irq->args[0] = pin;laddr[0] = cpu_to_be32((pdev->bus->number << 16) | (pdev->devfn << 8));laddr[1] = laddr[2] = cpu_to_be32(0);rc = of_irq_parse_raw(laddr, out_irq);				return irq_create_of_mapping(&oirq);

致谢

以上笔记源自韦东山老师的视频课程，感谢韦老师,韦老师是嵌入式培训界一股清流，为嵌入式linux开发点起的星星之火，也愿韦老师桃李满园。聚是一团火，散是满天星！

在这样一个速食的时代，坚持做自己，慢下来，潜心琢磨，心怀敬畏，领悟知识，才能向下扎到根，向上捅破天，背着世界往前行！
仅此向嵌入行业里的每一个认真做技术的从业者致敬