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深入剖析TI芯片中断处理实现

2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】：接下来分步说明中断处理的具体实现。Linux内核irqdesc.h中有如下定义：这里可见宏NR_IRQS描述了所有中断的个数，这个数目应该是和处理器相关的。具体的级联中断的解决办法留到相应模块中进行详细说明。3中断控制器的处理接下来看看DM 3730的内核是如何实现中断控制器的管理的。图4-30引自《DM 3730芯片手册》中第2411页的框图。电源管理没有中断控制器唤醒的相关实现，由于这部分是在ARM主处理器的电源域中，并不需要这部分功能。

首先来看看DM 3730中断控制器的框架，如图4-29所示。图4-29引自《DM 3730芯片手册》中第2406页的框图。

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图4-29　DM 3730中断控制器框图

从图4-29可见，中断控制器的时钟等信号是在PRCM的管理之下，所以相应的也有电源管理的功能，后续的代码注释中对相关的代码进行了说明。但是由于电源管理的框架还没有进行介绍，所以中断控制器中相关电源管理的代码可以先浏览，等到了解电源管理框架之后会有更加深入的理解。

接下来分步说明中断处理的具体实现。

1ᤫ中断号实现

从图4-29中可见，中断控制器有96个中断，这些中断号是如何定义的，又如何让系统知道正确的中断数目的呢？

Linux内核irqdesc.h中有如下定义：

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这里可见宏NR_IRQS描述了所有中断的个数，这个数目应该是和处理器相关的。DM3730上NR_IRQS的具体值以及中断号的定义在arch/arm/plat-omap/include/mach/irqs.h中可见，具体如下：

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这里为什么不是96的数值，而是另外的一个宏呢？其实这是为了解决中断级联的问题。之前在框架设计中已经看到，通过irq_action可以解决中断共享，但是并没有说明如何解决中断级联。其实中断级联就是通过irq_desc自身解决的，比如GPIO做中断源的话就会产生级联中断的情况，这样中断号就需要增加，就像需求中讨论的某些中断号（如INT_34XX_GPIO_BANKx）会作为特殊中断来进行处理，在Linux内核中，是通过set_irq_chained_han-dler来实现该功能的。注意DM 3730内核不支持配置CONFIG_SPARSE_IRQ，所以不能用动态申请的方式支持级联，而只能采用静态扩大中断号的方式。具体的级联中断的解决办法留到相应模块中进行详细说明。

2ᤫARM向量表到中断处理的实现

ARM内核的中断处理是从向量表开始的。向量表在arch/arm/kernel/entry_armv.S中定义：

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这部分代码主要分为两部分：其一是真正的向量表，位于_vectors_start和_vectors_end之间；其二是处理跳转的部分，位于_stubs_start和_stubs_end之间。

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这句其实是宏把宏展开后就定义了vector_irq。根据进入中断前的处理器模式，分别跳转到_irq_usr或_irq_svc。

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这句宏展开后就定义了vector_dabt，根据进入中断前的处理器模式，分别跳转到_dabt_usr或_dabt_svc。

在系统启动阶段，由early_trap_init（）（位于arch/arm/kernel/traps.c中）初始化向量表的过程如下：

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以上两个memcpy会把_vectors_start开始的代码复制到0xffff0000处，把_stubs_start开始的代码复制到0xffff0000+0x200处，和相对跳转的偏移相同。这样异常中断到来时，CPU就可以正确地跳转到相应中断向量入口并执行了。

为什么要将_stubs_start开始的内容进行如此的复制呢？这里说明一下，先看看内核编译后的符号表：

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可见stubs_start在向量表内容之前，而根据向量处理的映射，整个向量处理的代码都需要在0xffff0000之后的一个页内，所以就需要将_stubs_start开始的内容进行复制，这也是需要进行偏移修正的原因。

对于中断使用vector_stub方式如下：

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进一步分析vector_stub：

978-7-111-49426-3-Chapter04-128.jpg(www.chuimin.cn)

中断处理上述代码，最终会根据之前的模式进入_irq_usr或者_irq_svc执行，二者最终都会进入irq_handler这个宏：

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get_irqnr_preamble和get_irqnr_and_base这两个宏由板级支持的代码在arch/arm/plat-omap/include/mach/entry-macro.S中定义，目的就是从中断控制器中获得正确的中断号，来看看相应的实现：

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从这可见，无论DM 3730、TI 816X还是OMAP4都有自己的实现，其中比较重要的是宏OMAPx_IRQ_BASE，这是中断控制器的基地址，get_irqnr_preamble就是通过该宏获得中断控制器的基地址的。而get_irqnr_and_base也需要该基地址来获得正确的触发中断的中断号。在irq_handler获得正确的中断号之后，紧接着就调用asm_do_IRQ，从这个函数开始，中断程序进入C代码中。该函数在arch/arm/kernel/irq.c中，实现如下：

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到这里，中断处理就完成了从向量表到体系结构无关的generic_handle_irq中断处理的转换，后续可以根据正确的中断号进行中断处理了。

3ᤫ中断控制器的处理

接下来看看DM 3730的内核是如何实现中断控制器的管理的。首先，看一下DM 3730中断控制器的内部框架，如图4-30所示。图4-30引自《DM 3730芯片手册》中第2411页的框图。

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图4-30　DM 3730中断控制器内部框架

从图4-30中可见，该中断控制器可进行中断的优先级管理，并能屏蔽中断，以及伪中断的检查，这些都是内核需要的中断控制器的功能。DM 3730中断控制器的实现代码在linux/arch/arm/mach-omap2/irq.c中。中断控制器的管理主要是实现irq_chip的操作接口，该接口提供给内核的中断处理框架，通过这些接口，内核可在其提供的标准中断处理流程接口irq_flow_handler_t中调用如ack、mask、unmask等操作，从而正确完成整个的中断处理流程。现将中断控制器管理相关的代码整理到一起，并注释如下：

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4ᤫ中断控制器初始化

中断控制器初始化相关的代码和具体实现说明如下：

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5ᤫ电源管理相关

最后来看看电源管理相关的代码，先对模块的电源管理有个初步的了解。

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电源管理没有中断控制器唤醒的相关实现，由于这部分是在ARM主处理器的电源域中，并不需要这部分功能。会由其他的部分来唤醒系统。

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