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中断子系统

中断号

  • IRQ number：软件中断号，在 Linux 系统中唯一，编程时用的就是这个
  • HW interrupt ID：硬件中断号，由中断控制器对外设中断进行编号
  • IRQ domain：负责实现硬件中断号和软件中断号的映射

在设备树中声明中断

顶层GIC中断控制器

rk3568.dtsi
gic: interrupt-controller@fd400000 {
    compatible = "arm,gic-v3";
    reg = <0x0 0xfd400000 0 0x10000>, /* GICD */
          <0x0 0xfd460000 0 0x80000>; /* GICR */
    interrupts = <GIC_PPI 9 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    interrupt-controller;
    #interrupt-cells = <3>;
};

compatible：表明使用ARM GIC-V3中断控制器

reg：该中断控制器的基地址和大小

interrupts：表明该中断控制器的中断信息，这里使用GIC_PPI的第9号中断，高电平触发

interrupt-controller：表明这是一个中断控制器

#interrupt-cells：表明它的“子”中断控制器需要多少个cells来描述一个中断

子GPIO中断控制器

中断示意图

对于 GPIO，可以将其视为中断控制器，但除了以上三个属性之外，还需要指定，使用上一级的哪一个中断控制器和哪一个中断：

  1. interrupt-parent 属性：指定上一级的中断控制器

  2. interrupts 属性：指定具体的中断号，第一个单元格定义了控制器内中断的索引，第二个单元格用于指定以下标志之一：

    • 1：上升沿触发
    • 2：下降沿触发
    • 3：高电平触发
    • 4：低电平触发

如果支持 extended 语法，则可以直接使用 interrupts-extended 属性来取代以上两个属性：

interrupts-extended = <&gpio1 5 RISING>, <&gpio2 6 RISING>;

若有原厂 BSP 工程师编写设备树代码如下：

rk3399.dtsi
gpio0: gpio0@ff720000 {
            compatible = "rockchip,gpio-bank";
            reg = <0x0 0xff720000 0x0 0x100>;
            clocks = <&pmucru PCLK_GPIO0_PMU>;
            interrupts = <GIC_SPI 14 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>;

            gpio-controller;
            #gpio-cells = <0x2>;

            interrupt-controller;
            #interrupt-cells = <0x2>;
};

驱动开发人员可以在设备树中引用 GPIO 中断控制器：

rk3399-firefly.dts
brcmf: wifi@1 {
    reg = <1>;
    compatible = "brcm,bcm4329-fmac";
    interrupt-parent = <&gpio0>;    //引用的节点
    interrupts = <RK_PA3 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    interrupt-names = "host-wake";
    brcm,drive-strength = <5>;
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&wifi_host_wake_l>;
};

interrupt-parent：指明该node使用哪个中断控制器

interrupts：根据父节点interrupt-cells属性，指明使用的中断类型

在代码中获得中断

设备树中的某些节点可以被转换为platform_device，可以使用platform_get_irq()函数获得中断资源。对于不能转换为platform_device的节点，可以使用of_irq_get()函数。

对于 GPIO 设备，可以使用gpio_to_irq()函数获得中断号。

从 interrupts 属性中获取到对应的中断号：

unsigned int irq_of_parse_and_map(struct device_node *np, int index);

获取irq_data结构体：

struct irq_data *irq_get_irq_data(unsigned int irq);

获取中断触发标志：

u32 irqd_get_trigger_type(struct irq_data *data);

在驱动中使用中断

设备驱动程序可以通过request_irq()函数注册一个中断处理程序，并且激活给定的中断线：

int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags,
                const char *name, void *dev);

irq：分配的中断号。

handler：函数指针，指向中断处理程序。

flags：中断标志位，比如IRQF_SHARED表示共享中断线。

name：中断处理程序的名字，会显示在/proc/irq和/proc/interrupts中。

dev：传递给中断处理程序的私有数据，用于区分共享中断线的不同处理程序。

request_irq()成功返回0，错误返回非0。最常见的错误是-EBUSY，表示给定的中断线已经被使用。

request_irq()可能会睡眠，因此不能在不允许阻塞的代码中调用该函数。

如果要使用线程化的中断处理程序，可以使用request_threaded_irq()函数。线程化的中断处理程序在进程上下文环境中执行，且比工作队列的优先级要高，因此适用于那些要求快速响应的设备驱动中。

要编写自己的中断处理程序，在以下函数中实现：

typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *);

irqreturn_t的定义如下：

/**
 * enum irqreturn
 * @IRQ_NONE        interrupt was not from this device or was not handled
 * @IRQ_HANDLED     interrupt was handled by this device
 * @IRQ_WAKE_THREAD handler requests to wake the handler thread
 */
enum irqreturn {
    IRQ_NONE        = (0 << 0),
    IRQ_HANDLED     = (1 << 0),
    IRQ_WAKE_THREAD     = (1 << 1),
};

typedef enum irqreturn irqreturn_t;

#define IRQ_RETVAL(x)   ((x) ? IRQ_HANDLED : IRQ_NONE)

Linux 上的中断处理程序无需要求可重入。因为中断处理程序运行时相应中断线上的中断是屏蔽的，也就是不会发生相同中断的嵌套，但不同中断的嵌套有可能发生。

中断共享

对于共享中断线的中断处理程序，需要在申请中断时指定 IRQF_SHARED 标志，同时将设备结构体指针作为dev_id传入。在中断到来时，内核遍历共享此中断的所有处理程序，直到某个函数返回IRQ_HANDLED。每个中断处理程序都必须判断是否为本设备的中断。

如果指定的中断线不是共享的，那么该函数删除处理程序的同时将禁用这条中断线。如果是共享的，那么仅删除所对应的中断处理程序，而这条中断线只有在删除了最后一个处理程序时才会被禁用。

卸载驱动程序时，需要注销相应的中断处理程序，并释放中断线：

void free_irq(unsigned int irq, void *dev);