计算机系统中,中断处理软、硬件框架框架见图1-1,一个设备中断从产生到处理其流程主要可以抽象为5个阶段:
1) Device产生中断信号,并将中断信号发送到Interrupt Controller;
2) Interrupt Controller将硬中断ID路由到相应CPU;
【资料图】
3)CPU响应中断,PC指针跳转到Vector table中相应中断处理入口
irq_handle;
4) irq_handle调用Interrupt subsystem中的通用中断处理函数
generic_handle_irq;
5) generic_handle_irq调用Device Driver向Interrupt subsystem注册
的dev_irq_handle;
图1-1
AArch64架构下vector tables初始化流程见图2-1:
图2-1
nVHE模式下vector table初始化流程见图2-2:
图2-2
Linux中断子系统框架按照Linux官方文档抽象层分为三个level:High-level driver API、High-level IRQ flow handlers、Chip-levelhardware encapsulation。
但从当前Linux内核版本中除了上述三个抽象等级,还包括irq domain和interrupt descriptor management。
图3-1
High-level driver API
High-level driver API为设备驱动提供中断实现中断的申请、注销等API:
•request_irq()
•request_threaded_irq()
•free_irq()
•disable_irq()
•enable_irq()
•disable_irq_nosync() (SMP only)
•synchronize_irq() (SMP only)
•irq_set_irq_type()
•irq_set_irq_wake()
•irq_set_handler_data()
•irq_set_chip()
•irq_set_chip_data()
b. High-level IRQ flow handlers
•handle_level_irq()
•handle_edge_irq()
•handle_fasteoi_irq()
•handle_simple_irq()
•handle_percpu_irq()
•handle_edge_eoi_irq()
•handle_bad_irq()
c. Chip-level hardwareencapsulation
•irq_ack
•irq_mask_ack - Optional,recommended for performance
•irq_mask
•irq_unmask
•irq_eoi - Optional, requiredfor EOI flow handlers
•irq_retrigger - Optional
•irq_set_type - Optional
•irq_set_wake - Optional
IRQ domain用于将硬件的中断号(hirq),转换成Linux系统中的软件中断号(sirq),每一个Linux软件中断号对应一项irq_desc, 每个中断控制器都对应一个IRQ Domain。
在硬件设计实现时,会将设备的中断信号关联到中断控制器,中断控制器会为设备分配硬件中断号,硬件中断号会定义在设备树或ACPI表中,由bootloader传递给Linux系统,Linux系统启动加载设备驱动时,驱动程序会根据硬件中断号申请软件中断号,同时注册设备驱动处理函数。
IRQ Domain支持三种映射方式:linear map(线性映射),tree map(树映射),no map(不映射);
•linear map:维护固定大小的表,索引是硬件中断号,如果硬件中断最大数量固定,并且数值不大,可以选择线性映射;
•tree map:硬件中断号可能很大,可以选择树映射;
•no map:硬件中断号直接就是Linux的中断号;
3.3 GICv3驱动初始化
GICv3的初始化流程:
图3-2
Linux系统下中断响应流程:
设备触发中断-->中断控制器收到中断信号-->发送到响应CPU-->CPU响应中断(CP指针跳转到中断异常向量表入口)-->执行CPU架构中断handle-->执行中断控制器handle-->执行Linux中断子系统handle-->执行设备驱动程序注册的中断处理函数.
Linux系统中断响应流程如下:
图3-3 Aarch64中断响应流程
图3-4 gicv3及中断子系统处理流程
图3-5 设备中断注册
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质检
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