12_INTx中断机制源码分析
INTx中断机制源码分析
参考资料：
- 《PCI_SPEV_V3_0.pdf》6.8节
- 《devicetree-specification-v0.2.pdf》
开发板资料：
本课程分析的文件：
linux-4.4_rk3399/drivers/pci/host/pcie-rockchip.c
1. 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。
2. 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_probe
bus = pci_scan_root_bus(&pdev->dev, 0, &rockchip_pcie_ops, rockchip, &res);
pci_scan_root_bus_msi
pci_scan_child_bus
pci_scan_slot
dev = pci_scan_single_device(bus, devfn);
dev = pci_scan_device(bus, devfn);
struct pci_dev *dev;
dev = pci_alloc_dev(bus);
pci_setup_device
pci_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_device
pci_device_add
pcibios_add_device(struct pci_dev *dev)
dev->irq = of_irq_parse_and_map_pci(dev, 0, 0);
3. 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, ....);
4. 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 = <GIC_SPI 49 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
<GIC_SPI 50 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
<GIC_SPI 51 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>;
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
5. 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 = <GIC_SPI 49 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
<GIC_SPI 50 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
<GIC_SPI 51 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>;
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_device
pci_device_add
pcibios_add_device(struct pci_dev *dev)
dev->irq = of_irq_parse_and_map_pci(dev, 0, 0);
of_irq_parse_and_map_pci
ret = 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);