深入分析Linux中断子系统之中断控制器及驱动

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已于 2022-12-20 20:23:58 修改

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文章标签：单片机嵌入式硬件 Linux内核中断子系统中断控制器及驱动

于 2022-12-20 14:55:59 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/youzhangjing_/article/details/128384951

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从这篇文章开始，来聊一聊中断子系统。中断是处理器用于异步处理外围设备请求的一种机制，可以说中断处理是操作系统管理外围设备的基石，此外系统调度、核间交互等都离不开中断，它的重要性不言而喻。

来一张概要的分层图：

中断子系统系列文章，会包括硬件相关、中断框架层、上半部与下半部、Softirq、Workqueue等机制的介绍，本文会先介绍硬件相关的原理及驱动，前戏结束，直奔主题。

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ARM公司提供了一个通用的中断控制器GIC（Generic Interrupt Controller），GIC的版本包括V1 ~ V4，由于本人使用的SoC中的中断控制器是V2版本，本文将围绕GIC-V2来展开介绍；

来一张功能版的框图：

GIC-V2从功能上说，除了常用的中断使能、中断屏蔽、优先级管理等功能外，还支持安全扩展、虚拟化等；
GIC-V2从组成上说，主要分为Distributor和CPU Interface两个模块，Distributor主要负责中断源的管理，包括优先级的处理，屏蔽、抢占等，并将最高优先级的中断分发给CPU Interface，CPU Interface主要用于连接处理器，与处理器进行交互；
Virtual Distributor和Virtual CPU Interface都与虚拟化相关，本文不深入分析；

再来一张细节图看看Distributor和CPU Interface的功能：

GIC-V2支持三种类型的中断：
SGI(software-generated interrupts)：软件产生的中断，主要用于核间交互，内核中的IPI：inter-processor interrupts就是基于SGI，中断号ID0 - ID15用于SGI；
PPI(Private Peripheral Interrupt)：私有外设中断，每个CPU都有自己的私有中断，典型的应用有local timer，中断号ID16 - ID31用于PPI；
SPI(Shared Peripheral Interrupt)：共享外设中断，中断产生后，可以分发到某一个CPU上，中断号ID32 - ID1019用于SPI，ID1020 - ID1023保留用于特殊用途；
Distributor功能：
全局开关控制Distributor分发到CPU Interface；
打开或关闭每个中断；
设置每个中断的优先级；
设置每个中断将