caiji0169的博客

Linux 内核中链式和层级中断控制器的工作原理与实现细节，基于 4.9.88 版本的源码，深入对比两种中断控制器的处理流程，剖析其特点及适用场景。文中不仅涵盖了中断处理流程中重要的结构体与函数，还详细解读了 irq_domain 的核心作用。同时，通过虚拟硬件模型与实际代码示例（包括 gpio-mxc.c、设备树配置等），分步骤介绍链式与层级中断控制器的驱动开发方法。

本文讲解了在Linux内核中GIC中断的申请、解析与处理的完整流程。介绍了通过设备树申请中断的方法，并解析了内核对设备树中断信息的处理过程，包括中断映射和创建过程。分析了GIC中断的处理机制，以`gic_handle_irq`函数为起点，阐述了从中断号的确认到中断事件的处理过程，层层剖析了内核的中断分发机制以及各关键函数的实现逻辑，如`handle_domain_irq`、`generic_handle_irq`和`handle_irq_event`。讲解了中断屏蔽、处理中断事件及解屏蔽的具体操作。

本文以Linux 4.9.88内核为基础，系统解析了通用中断控制器（GIC）的中断处理与初始化机制。介绍了一级和多级中断控制器的处理流程，包括中断号映射（hwirq与virq）和中断服务函数的调用。梳理了GIC驱动的关键结构体与核心函数，阐述了GIC的功能及其内核表示方法。以设备树为线索，详细剖析了GIC初始化过程，解读了`IRQCHIP_DECLARE`宏及其如何与设备树节点匹配并触发初始化。通过源码分析与注释，逐步讲解了GIC的域操作和分层中断处理流程。

探讨了ARM架构中断发生的硬件和软件流程，异常向量表的安装与映射过程，以及相关代码的实现细节。首先，介绍了中断的触发及其处理流程，CPU在检测到中断后，如何借助向量表进行跳转处理并恢复现场。接着，阐述了异常向量表在ARM系统中的两种典型位置（0和0xffff0000）及其应用场景，以及在Linux内核中的初始化和映射过程。本文通过汇编与C代码展示了向量表的复制、内存分配、页表清理、高低向量映射、以及异常处理辅助功能的初始化，帮助读者深入理解异常处理的机制和实现。

介绍了ARM的全局中断控制器（GIC）的结构与工作原理。GIC分为Distributor和CPU接口两部分，分别负责中断的分发和处理。文章详细解读了多个重要寄存器，包括Distributor控制寄存器（GICD_CTLR）、中断优先级寄存器（GICD_IPRIORITYRn）、中断使能寄存器（GICD_ISENABLERn）、以及CPU接口控制寄存器（GICC_CTLR）等。每个寄存器的作用、位域及其功能、偏移地址和如何找到对应的寄存器及位操作规则均有详尽说明。

通用中断控制器（GIC）是一种用于管理单核或多核系统中断的硬件结构，包括分发器（Distributor）和CPU接口（CPU Interface）两个主要模块。分发器负责连接所有中断源，并通过寄存器配置中断的优先级、路由、状态等属性。它将中断分发到指定的CPU接口，以保证高优先级中断的及时处理。CPU接口则与处理器交互，接收、屏蔽和识别中断，并支持优先级掩码、抢占等功能。GIC支持三种主要中断类型：软件触发中断（SGI）、私有外设中断（PPI）、共享外设中断（SPI），并可设置中断的触发方式.

概述了嵌入式系统中断机制的构成及在不同芯片平台中的实现。介绍了中断路径上的关键部件：中断源、中断控制器、CPU，以及它们在中断流程中的作用，如优先级设定和中断触发方式的选择。STM32F103通过EXTI管理GPIO中断信号，而STM32MP157、IMX6ULL等使用外部中断控制器（如GIC）与CPU对接。说明了中断配置，包括GPIO引脚的中断触发设置、优先级设定、屏蔽控制等。对于不同平台，具体的寄存器配置有所差异，且各自支持不同类型的中断控制器，如NVIC和GIC，满足单核和多核系统的中断管理需求。

在 Linux 内核中，IRQ（中断请求）处理机制是一个复杂而关键的组成部分。对于处理外部设备的中断需求，系统需要有一套有效的机制来管理和分发中断请求。Linux 内核通过 irq_desc、irq_data、irq_chip、irq_domain 等多个结构体来实现中断的管理和控制。这些结构体相互协作，不同层次地处理中断，从 GIC（通用中断控制器）到外部设备的中断请求，再到具体的设备驱动程序的中断处理函数。

介绍了 irq_desc 的初始化流程及相关 API 的使用。在内核中，IRQ_BITMAP_BITS 决定了可用的中断号范围，根据配置不同可支持稀疏分配模式。静态和动态分配模式的 irq_desc 初始化略有不同，其中静态初始化在系统启动时完成，而动态分配则通过 irq_alloc_descs() 实现。此外，内核提供了诸如 irq_set_chip、irq_set_chip_data 等接口，用于配置中断描述符的硬件关联信息。本文也深入探讨了 early_irq_init 函数的执行过程。

本文系统地介绍了Linux内核中IRQ（中断请求）Domain的基本概念、数据结构和使用方法。通过struct irq_domain结构体，内核管理HW interrupt ID和IRQ number之间的映射。不同映射类型如线性映射、树状映射和无映射，满足了各种硬件需求，适配从小型嵌入式系统到复杂的多级中断控制器架构。文中详细说明了irq_domain_ops回调函数、映射注册流程以及分配策略，并探讨了DTS（设备树）与中断拓扑的结合与初始化过程，使驱动程序能动态管理IRQ，确保中断的高效处理与硬件解耦。

探讨了Linux内核中断管理的核心结构与流程，涵盖从IRQ编号到中断描述符(irq_desc)的构建，揭示了内核如何通过irq domain将硬件中断ID映射为逻辑IRQ编号，从而实现跨平台的灵活中断管理。介绍了IRQ number与HW interrupt ID的区别与映射关系，解析了irq_desc结构体的各个字段在中断处理中的作用，如高层中断处理函数(handle_irq)、中断操作链(action)、状态字段(status)等。还讨论了IRQ共享、irq domain的解耦设设计等。