Linux驱动开发基础__ Linux中断系统中的重要数据结构

news/2024/11/8 16:47:22/

目录

1 整体概述

2  irq_desc 数组

3  irqaction 结构体

4 irq_data 结构体

5 irq_domain 结构体 

6  irq_chip 结构体


1 整体概述

该文章内容,可以从 request_irq(include/linux/interrupt.h)函数一路分析得到。 能弄清楚下面这个图,对 Linux 中断系统的掌握也基本到位了。

最核心的结构体是 irq_desc,之前为了易于理解,我们说在 Linux 内核中有一个中断数组,对于每一个硬件中断,都有一个数组项,这个数组就是irq_desc 数组。 
注意:如果内核配置了 CONFIG_SPARSE_IRQ,那么它就会用基数树(radix tree)来代替 irq_desc 数组。SPARSE 的意思是“稀疏”,假设大小为 1000 的数组中只用到 2 个数组项,那不是浪费嘛?所以在中断比较“稀疏”的情况下可以用基数树来代替数组。

2  irq_desc 数组

irq_desc 结构体在 include/linux/irqdesc.h 中定义,主要内容如下图: 

 每一个 irq_desc 数组项中都有一个函数:handle_irq,还有一个 action链表。要理解它们,需要先看中断结构图:

 外部设备 1、外部设备 n 共享一个 GPIO 中断 B,多个 GPIO 中断汇聚到GIC(通用中断控制器)的 A 号中断,GIC 再去中断 CPU。那么软件处理时就是反过来,先读取 GIC 获得中断号 A,再细分出 GPIO 中断 B,最后判断是哪一个外部芯片发生了中断。 
所以,中断的处理函数来源有三: 
GIC 的处理函数: 
假设 irq_desc[A].handle_irq 是 XXX_gpio_irq_handler(XXX 指厂家),这个函数需要读取芯片的 GPIO 控制器,细分发生的是哪一个 GPIO 中断(假设是B),再去调用 irq_desc[B]. handle_irq。 
注 意 : irq_desc[A].handle_irq 细 分 出 中 断 后 B , 调 用 对 应 的irq_desc[B].handle_irq。 
显然中断 A 是 CPU 感受到的顶层的中断,GIC 中断 CPU 时,CPU 读取 GIC 状态得到中断 A。 
模块的中断处理函数: 
比 如 对 于 GPIO 模 块 向 GIC 发 出 的 中 断 B , 它 的 处 理 函 数 是irq_desc[B].handle_irq。 
BSP 开发人员会设置对应的处理函数,一般是 handle_level_irq 或handle_edge_irq,从名字上看是用来处理电平触发的中断、边沿触发的中断。 
注意:导致 GPIO 中断 B 发生的原因很多,可能是外部设备 1,可能是外部设备n,可能只是某一个设备,也可能是多个设备。所以 irq_desc[B].handle_irq会调用某个链表里的函数,这些函数由外部设备提供。这些函数自行判断该中断是否自己产生,若是则处理。 
外部设备提供的处理函数: 
这里说的“外部设备”可能是芯片,也可能总是简单的按键。它们的处理函数由自己驱动程序提供,这是最熟悉这个设备的“人”:它知道如何判断设备是否发生了中断,如何处理中断。 对于共享中断,比如 GPIO 中断 B,它的中断来源可能有多个,每个中断源对应一个中断处理函数。所以 irq_desc[B]中应该有一个链表,存放着多个中断源的处理函数。 
一旦程序确定发生了 GPIO 中断 B,那么就会从链表里把那些函数取出来,一一执行。这个链表就是 action 链表。 

对于我们举的这个例子来说,irq_desc 数组如下:

3  irqaction 结构体

irqaction 结构体在 include/linux/interrupt.h 中定义,主要内容如下图:

 

当调用 request_irq、request_threaded_irq 注册中断处理函数时,内核就会构造一个 irqaction 结构体。在里面保存 name、dev_id 等,最重要的是 handler、thread_fn、thread。 
handler 是中断处理的上半部函数,用来处理紧急的事情。 
thread_fn 对应一个内核线程 thread,当 handler 执行完毕,Linux 内核会唤醒对应的内核线程。在内核线程里,会调用 thread_fn 函数。 

⚫  可以提供 handler 而不提供 thread_fn,就退化为一般的 request_irq 函
数。 
⚫  可以不提供 handler 只提供 thread_fn,完全由内核线程来处理中断。 
⚫  也可以既提供 handler 也提供 thread_fn,这就是中断上半部、下半部。

里面还有一个名为 sedondary 的 irqaction 结构体,它的作用以后再分析。 在 reqeust_irq 时可以传入 dev_id,为何需要 dev_id?作用有 2: 

  •  中断处理函数执行时,可以使用 dev_id 
  •  卸载中断时要传入 dev_id,这样才能在 action 链表中根据 dev_id 找到对应项 

所以在共享中断中必须提供 dev_id,非共享中断可以不提供。

4 irq_data 结构体

irq_data 结构体在 include/linux/irq.h 中定义,主要内容如下图: 

 它就是个中转站,里面有 irq_chip 指针 irq_domain 指针,都是指向别的结构体。 
比较有意思的是 irq、hwirq,irq 是软件中断号,hwirq 是硬件中断号。
比如上面我们举的例子,在 GPIO 中断 B 是软件中断号,可以找到 irq_desc[B]这个数组项;GPIO 里的第 x 号中断,这就是 hwirq。 
谁来建立 irq、hwirq 之间的联系呢?由 irq_domain 来建立。irq_domain会把本地的 hwirq 映射为全局的 irq,什么意思?比如 GPIO 控制器里有第 1 号中断,UART 模块里也有第 1 号中断,这两个“第 1 号中断”是不一样的,它们属于不同的“域”──irq_domain。 

5 irq_domain 结构体 

irq_domain 结构体在 include/linux/irqdomain.h 中定义,主要内容如下图:

 当我们后面从设备树讲起,如何在设备树中指定中断,设备树的中断如何被转换为 irq 时,irq_domain 将会起到极大的作为。 
这里基于入门的解度简单讲讲,在设备树中你会看到这样的属性: 

interrupt-parent = <&gpio1>; 
interrupts = <5 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>; 

它表示要使用 gpio1 里的第 5 号中断,hwirq 就是 5。 
但是我们在驱动中会使用 request_irq(irq, handler)这样的函数来注册中断,irq 是什么?它是软件中断号,它应该从“gpio1 的第 5 号中断”转换得来。 
谁把 hwirq 转换为 irq?由 gpio1 的相关数据结构,就是 gpio1 对应的irq_domain 结构体。 
irq_domain 结构体中有一个 irq_domain_ops 结构体,里面有各种操作函数,主要是: 

⚫  xlate :用来解析设备树的中断属性,提取出 hwirq、type 等信息。 
⚫  map :把 hwirq 转换为 irq。

 6  irq_chip 结构体

irq_chip 结构体在 include/linux/irq.h 中定义,主要内容如下图: 

 这个结构体跟“chip”即芯片相关,里面各成员的作用在头文件中也列得很清楚,摘录部分如下: 

* @irq_startup:  start up the interrupt (defaults to ->enable if NULL) 
* @irq_shutdown:  shut down the interrupt (defaults to ->disable if NULL) 
* @irq_enable:   enable the interrupt (defaults to chip->unmask if NULL) 
* @irq_disable:  disable the interrupt 
* @irq_ack:    start of a new interrupt 
* @irq_mask:    mask an interrupt source 
* @irq_mask_ack:  ack and mask an interrupt source 
* @irq_unmask:   unmask an interrupt source 
* @irq_eoi:    end of interrupt 

我们在 request_irq 后,并不需要手工去使能中断,原因就是系统调用对应的 irq_chip 里的函数帮我们使能了中断。 
我们提供的中断处理函数中,也不需要执行主芯片相关的清中断操作,也是系统帮我们调用 irq_chip 中的相关函数。 
但是对于外部设备相关的清中断操作,还是需要我们自己做的。就像上面图里的“外部设备 1“、“外部设备 n”,外设备千变万化,内核里可没有对应的清除中断操作。


http://www.ppmy.cn/news/11391.html

相关文章

Dbeaver连接ES问题一站解决

前言 最近几天一直做ES的TPS测试&#xff0c;每次看数据ES的数据都在嫌麻烦&#xff08;在postman指定索引通过url请求查看数据&#xff09;。最后决定还是整整Dbeaver连接ES。 一、当前境况 1、ES版本比较老&#xff0c;还是6.4.2的 2、Dbeaver直接连接已经提示支持8.x版本 3…

学习python,我使用代码悄悄集齐了五福~哎嘿嘿

啊哈哈哈哈&#xff0c;我又又又来啦 这不是快春节了吗&#xff0c;支付宝等一些集五福活动又又又又一次的到来 今天呢&#xff0c;写一个啥呀我也不晓得&#xff0c;啊哈哈哈哈哈 今天写一个%90会出敬业福哦&#xff0c;啊哈哈哈哈 1.制作文字福 这个其实挺“简单”的&…

【C语言】内存函数介绍

它们所在的头文件&#xff1a; &#xff08;这里出现的arr都为char类型数组&#xff09;strlen作用&#xff1a;计算一个字符串的长度本质&#xff1a;历经千辛找一个 \0 &#xff0c;找到 \0 就立马停止。&#xff08;就是找 \0 &#xff09;易错&#xff1a;strlen 返回值为 …

Replicate Brogaard Stock Volatility Decomposition

文章目录IntroductionData and SampleDownload DataClean DataExtract Estimation Unit and Set Global VariablesImplement Brogaard DecompositionEstimate VAR Coefficients, Matrix BBB, ϵt\epsilon_tϵt​, Σe\Sigma_eΣe​, and Σϵ\Sigma_\epsilonΣϵ​Estimate 15-…

【前端】ES6

let 和 const 类似var定义变量&#xff0c;但是let修饰的变量仅在声明的代码块中有效&#xff1b; var声明的变量&#xff0c;在全局有效 for (let i 0; i < 3; i) {let i abc;console.log(i); }js中的for循环声明循环变量的部分也作为一个父作用域&#xff0c;即(let i…

docker搭建 java web服务

安装 Docker 只需通过以下命令即可安装 Docker 软件&#xff1a; >> rpm -Uvh http://download.fedoraproject.org/pub/epel/6/i386/epel-release-6-8.noarch.rpm >> yum -y install docker-io可使用以下命令&#xff0c;查看 Docker 是否安装成功&#xff1a; …

第53章 Python3 os.replace 方法教程

Python3 OS 文件/目录方法 概述 os.replace() 方法用于重命名文件或目录。 Python3.3 版中的新功能。 语法 **replace()**方法语法格式如下&#xff1a; os.replace(src, dst, *, src_dir_fdNone, dst_dir_fdNone)将文件或目录 src 重命名为 dst&#xff0c;如果 dst 是非空…

I2C上拉电阻的选择-计算公式

I2C一般为开漏结构&#xff0c;需要在外部加上拉电阻&#xff0c;常见的阻值有1k、1.5k、2.2k、4.7k、5.1k、10k等。 但是应该如何根据开发要求选择合适的阻值呢&#xff1f; 假设SDA是低电平时&#xff0c;即MOS管导通。那么&#xff0c;就可以求出上拉电阻R的阻值。 上拉…