关于__irq 的使用

本文介绍了__irq关键字在不同编译器中的使用方式及其作用。它用于声明中断服务程序,编译器会自动添加中断现场保护代码。文章还讨论了在不同场景下是否使用__irq的情况。

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关于__irq 的使用

__irq为一个标识,用来表示一个函数是否为中断函数。对于不同的编译器,__irq在函数名中的位置不一样,例如:

ADS编译器中: void __irq IRQ_Eint0(void);

Keil编译器中: void IRQ_Eint0(void) __irq;

但是其意义一样,它所完成的任务是标识该函数为中断函数,在编译器编译是调用此函数时,先保护函数入口现场,然后执行中断函数,函数执行完毕,恢复中断现场,这整个过程不需要用户重新编写代码来完成,由编译器自动完成。因而这也给不具备中断嵌套功能的ARM系统带来了问题,若使用 __irq 时有中断嵌套产生,这现场保护就会混乱。中断嵌套处理可以自己编写中断入口现场保护代码,并不使用 __irq 标识符号。(小呆:具体如何编写可以嵌套的中断这里暂时不做研究。

总结如下

1、若不想自己编写中断入口现场保护代码,而且使用中无中断嵌套,在中断函数中用 __irq 来标识我们的中断函数,否则出错;

2、若程序中要使用中断嵌套,对于无中断嵌套功能的ARM来说,一定要自己编写中断入口现场保护代码,而且不能用 __irq 标识我们的中断函数,否则出错。

__irq关键字

ADS编译器中,“__irq”专门用来声明IRQ中断服务程序,如果用“__irq”来声明一个函数,那么该函数表示一个IRQ中断服务程序,编译器便会自动在该函数内部增加中断现场保护的代码。同样一个函数,如果将关键字“__irq”去掉,那么编译器便不会增加现场保护的代码,而只是作为一个普通函数来处理。

现在大家应该对“__irq”关键字有了一定的了解,那么,是不是所有的IRQ中断服务程序都需要使用“__irq”关键字声明呢?其实,这取决于获取中断服务程序地址的方法:

如果在执行中断服务函数之前没有对中断现场进行保护,那么中断服务函数必须要使用“__irq”关键字进行声明。例如,在0x0000 0018处执行指令“LDR PC, [PC, #-0xff0]”,此时对应的中断服务函数必须要使用“__irq”关键字进行声明;如果在执行中断服务函数之前已经对中断现场进行了保护,那么中断服务函数不能使用“__irq”关键字进行声明。


<think>我们正在深入探讨PCI MSI中断域创建时使用irq_chip操作函数,特别是irq_ack、irq_mask等回调函数的具体实现和调用机制。用户特别关注pci_msi_create_irq_domain接口中使用irq_chip如何通过pci_msi_mask_irqirq_chip_ack_parent等函数实现中断控制。 根据用户提供的引用和之前的问题,我们需要明确以下几点: 1. 传统中断控制器(如GIC)的irq_chip操作函数(如irq_mask、irq_unmask)直接操作硬件寄存器。 2. MSI中断机制没有物理中断线,因此其操作函数与传统中断控制器有本质区别。 3. pci_msi_create_irq_domain中使用irq_chip是专门为MSI中断设计的,其实现依赖于PCI配置空间操作和可能的父中断控制器。 现在,我们具体分析pci_msi_create_irq_domain中irq_chip的几个关键回调函数: ### 一、MSI中断控制的核心回调函数 在Linux内核中,`pci_msi_create_irq_domain`函数会使用一个预定义的`irq_chip`结构体`pci_msi_controller_chip`(或类似名称,具体实现可能因版本而异)。该结构体的典型定义如下: ```c static struct irq_chip pci_msi_irq_chip = { .name = "PCI-MSI", .irq_unmask = pci_msi_unmask_irq, .irq_mask = pci_msi_mask_irq, .irq_ack = irq_chip_ack_parent, // 通常使用父级ack }; ``` #### 1. `irq_mask`回调:`pci_msi_mask_irq` - **作用**:屏蔽指定MSI中断 - **实现机制**: 1. 通过PCI配置空间访问,禁用该MSI向量 2. 如果MSI中断处于层级化中断域中,则调用父中断控制器的mask回调 - **调用路径示例**: ```c void pci_msi_mask_irq(struct irq_data *data) { struct msi_desc *desc = irq_data_get_msi_desc(data); // 操作PCI配置空间,设置MSI屏蔽位 pci_msi_mask(desc, 1); // 具体实现通过PCI配置空间写操作 // 层级化处理:调用父级irq_chip的mask回调 irq_chip_mask_parent(data); } ``` - **调用时机**: - 当驱动调用`disable_irq()`时 - 中断处理开始前(确保同一中断不会重入) #### 2. `irq_unmask`回调:`pci_msi_unmask_irq` - **作用**:使能指定MSI中断 - **实现机制**: 1. 通过PCI配置空间访问,使能该MSI向量 2. 如果MSI中断处于层级化中断域中,则调用父中断控制器的unmask回调 - **调用路径示例**: ```c void pci_msi_unmask_irq(struct irq_data *data) { struct msi_desc *desc = irq_data_get_msi_desc(data); // 操作PCI配置空间,清除MSI屏蔽位 pci_msi_mask(desc, 0); // 解除屏蔽 // 层级化处理:调用父级irq_chip的unmask回调 irq_chip_unmask_parent(data); } ``` - **调用时机**: - 当驱动调用`enable_irq()`时 - 中断处理完成后(如果是动态屏蔽) #### 3. `irq_ack`回调:`irq_chip_ack_parent` - **作用**:确认中断(通常为空操作或转发给父控制器) - **实现机制**: 1. 由于MSI本身不需要硬件确认(无物理线),此操作通常转发给父中断控制器 2. 父控制器可能是APIC或GIC等,需要执行硬件确认操作 - **调用路径示例**: ```c // 内核通用层级化ack函数 void irq_chip_ack_parent(struct irq_data *data) { // 调用父级irq_chip的irq_ack回调 data = data->parent_data; data->chip->irq_ack(data); } ``` - **调用时机**: - 在中断处理流程的早期(如`handle_edge_irq`中)调用 - 具体位置:`kernel/irq/chip.c`中的流处理函数(如`handle_edge_irq`) ### 二、层级化中断处理流程 在MSI中断场景中,中断处理涉及两个层次: 1. **MSI控制器层**:处理PCI设备特定的MSI配置(向量分配、屏蔽等) 2. **父中断控制器层**:处理实际的中断信号(如APIC的EOI) 以边沿触发中断处理为例(MSI固定为边沿触发): ```mermaid graph TD A[中断发生] --> B(CPU中断入口) B --> C[do_IRQ调用handle_edge_irq] C --> D1[调用irq_ack: 确认父中断] D1 --> D2[调用设备驱动注册的handler] D2 --> D3[调用irq_unmask? 注意:MSI通常不在此处unmask] ``` ### 三、关键差异:MSI vs 传统中断 | **操作** | **传统中断控制器** | **MSI中断控制器** | |----------------|----------------------------|--------------------------------| | **irq_mask** | 直接写中断控制器寄存器 | 写PCI配置空间MSI屏蔽寄存器 | | **irq_unmask** | 直接写中断控制器寄存器 | 写PCI配置空间MSI屏蔽寄存器 | | **irq_ack** | 清除中断控制器挂起位 | 通常调用父控制器的irq_ack | | **硬件依赖** | 物理中断线 | PCI配置空间和内存写入 | ### 四、代码路径分析 #### 1. 中断处理核心路径(以x86为例): ```c // arch/x86/kernel/irq.c __visible unsigned int __irq_entry do_IRQ(struct pt_regs *regs) { // ... irq = __this_cpu_read(vector_irq[vector]); handle_irq(irq, regs); // -> 调用desc->handle_irq(irq, desc) // ... } ``` #### 2. 边沿中断处理函数(MSI使用): ```c // kernel/irq/chip.c void handle_edge_irq(struct irq_desc *desc) { // 1. 确认中断(调用irq_ack) if (desc->irq_data.chip->irq_ack) desc->irq_data.chip->irq_ack(&desc->irq_data); // 2. 执行设备驱动注册的中断处理函数 action = desc->action; action->handler(irq, action->dev_id); // 3. 中断结束处理(可能包含EOI) if (desc->irq_data.chip->irq_eoi) desc->irq_data.chip->irq_eoi(&desc->irq_data); } ``` 在MSI场景中: - `irq_ack`:通常调用`irq_chip_ack_parent`,进而调用父控制器(如APIC)的ack - `irq_eoi`:同样通过层级化调用父控制器的eoi(如`apic_ack_irq`) ### 五、父级中断控制器的参与 当MSI中断控制器注册时,它通常作为父中断控制器的子域存在: ```c struct irq_domain *pci_msi_create_irq_domain(...) { // 创建MSI域,并设置父域 domain = msi_create_irq_domain(..., parent_domain, ...); // 设置操作函数和chip info->chip = &pci_msi_irq_chip; } ``` 这样构建的层级关系确保了: - 屏蔽/使能操作:先操作PCI设备,再操作父控制器 - 中断确认:直接转发给父控制器处理 --- §§相关问题§§ 1. 在层级化MSI中断域中,`irq_chip_mask_parent`和`pci_msi_mask_irq`的执行顺序如何确定? 2. 为什么MSI中断处理函数中通常不需要调用`irq_unmask`? 3. 如何验证PCI设备MSI中断的屏蔽状态是否生效? 4. 当父中断控制器是GIC时,MSI的`irq_ack`回调具体会执行什么硬件操作?</think>### `pci_msi_create_irq_domain`中`irq_chip`回调函数的调用机制 #### 一、核心回调函数及其作用 在`pci_msi_create_irq_domain`接口中,`irq_chip`结构体包含以下关键回调函数: 1. **`irq_mask` (如`pci_msi_mask_irq`)**: - **作用**:禁用PCI设备的MSI中断 - **处理逻辑**: ```c void pci_msi_mask_irq(struct irq_data *d) { struct msi_desc *desc = irq_data_get_msi_desc(d); // 操作PCI配置空间禁止MSI中断 pci_msi_mask(desc, 1); // 层级化处理:调用父中断控制器的mask回调 irq_chip_mask_parent(d); } ``` - **调用时机**:`disable_irq()`或中断处理前[^1][^3] 2. **`irq_ack` (如`irq_chip_ack_parent`)**: - **作用**:中断确认(转发给父中断控制器) - **处理逻辑**: ```c void irq_chip_ack_parent(struct irq_data *d) { // 调用父控制器的irq_ack回调 d = d->parent_data; d->chip->irq_ack(d); } ``` - **调用时机**:中断处理入口(如`handle_edge_irq()`)[^2][^3] #### 二、层级化中断处理流程 MSI中断采用分层处理模型: ```mermaid graph TD A[PCI设备触发MSI] --> B(CPU中断入口) B --> C[调用handle_edge_irq] C --> D1[执行irq_ack_parent] D1 --> D2[父控制器硬件确认] D2 --> E[执行设备驱动ISR] E --> F[调用irq_unmask_parent] ``` 1. **中断响应阶段**: - `handle_edge_irq()`首先调用`irq_ack_parent()`,通知父控制器(如APIC/GIC)清除中断挂起状态[^3] - 父控制器执行硬件确认(如APIC的`ack_APIC_irq()`)[^3] 2. **中断屏蔽阶段**: - `pci_msi_mask_irq()`通过PCI配置空间设置`MSI_MASK`位 - 同时调用`irq_chip_mask_parent()`通知父控制器更新状态 #### 三、与传统中断控制器的关键差异 | **函数** | **传统中断控制器** | **MSI中断控制器** | |----------------|----------------------------|--------------------------------| | **`irq_mask`** | 直接操作控制器寄存器 | 写PCI配置空间+调用父控制器 | | **`irq_ack`** | 清除本地中断挂起位 | 转发到父控制器执行硬件确认 | | **硬件交互** | 单层直接控制 | 双层协同(PCI设备+父控制器) | #### 四、典型调用路径分析 以x86平台为例的中断处理流程: ```c /* arch/x86/kernel/irq.c */ __visible unsigned int __irq_entry do_IRQ(struct pt_regs *regs) { handle_irq(irq, regs); // -> 调用desc->handle_irq() } /* kernel/irq/chip.c */ void handle_edge_irq(struct irq_desc *desc) { // 1. 确认中断 desc->irq_data.chip->irq_ack(&desc->irq_data); // 调用irq_chip_ack_parent // 2. 执行设备ISR action->handler(irq, action->dev_id); // 3. 结束处理 desc->irq_data.chip->irq_eoi(&desc->irq_data); } ``` - **关键点**: - MSI的`irq_ack`实际调用`irq_chip_ack_parent`,最终执行父控制器的硬件确认 - 屏蔽操作通过PCI配置空间实现,同时同步父控制器状态[^1] #### 五、设计原理分析 1. **层级化必要性**: - PCI设备不具备直接控制中断控制器的能力 - 需通过父控制器完成物理中断确认(如APIC的EOI) 2. **性能优化**: ```mermaid graph LR A[PCI设备] --MSI消息--> B[CPU中断引脚] B --> C[APIC控制器] C --> D[CPU核心] ``` - 直接操作PCI配置空间比访问中断控制器寄存器慢 - 分层设计减少PCI配置空间访问次数 > 完整实现参考Linux内核源码: > - `drivers/pci/msi.c` (PCI MSI核心逻辑) > - `kernel/irq/chip.c` (层级化中断处理)[^2][^3] ---
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