花了一天,边玩边看,把这个系列看完了。感叹确实卢俊前辈对于gic的掌握程度。
肯定很多的东西看了就忘了,这是正常的,在以后如果有用到的话,再回过头来,结合实践应该会映像深刻。
1、波形
以下以gic600与cpu interface之间传递的包,来说明,他们之间是如何通信的。这里以波形进行介绍。这样比较直观。
一、downstream control命令包
gic600发送downstream control命令包给cpu interface。命令包的数据为0。
downstream control包格式如下:
解释如下:
从表中可以解析,gic600告诉cpu interface做如下配置:
- VL设置为0,表示vINTID位宽是16bit
- PL设置为0,表示pINTID位宽是16bit
- RSS设置为1,表示SGI的aff0,支持0-15
- DS设置为0,表示支持两种secure模式
cpu interface接收到该命令包后,回一个downstream control acknowledge响应包。包格式如下:
upstream control命令包,设置PMR
cpu interface给gic600发送upstream control命令包,数据为f8。设置PMR。
该包的格式如下:
对于f8,解析如下:
cpu interface告诉gic600,当前的ICC_PMR_EL1值设置为f8,也就是将来优先级比这个低的,gic600就不要发送中断给cpu interface。
gic600收到upstream control命令包后,回upstream control acknowledge包,格式如下:
二、upstream control命令包,设置group enable
cpu interface给gic600发送upstream control命令包,数据为1。设置group enable。
对于数据1,解析如下:
cpu interface告诉gic600,将grou0的中断使能,group1的secure和non-secure中断不使能。
gic600收到upstream control命令包后,回upstream control acknowledge包,格式如下:
三、set命令包,发送中断
gic600发送set命令包给cpu interface。数据为20。
set命令包格式如下:
gic600向cpu interface发送了一个中断:
- Grp为0,Mod为0,表示中断属于group0中断组
- ID length为0,表示INTID位宽为16bit
- Priority为0x48,表示中断优先级
- INTID为0x20,表示中断号为32(SPI中断从32开始)
cpu interface收到该set命令后,发现不能处理该中断,因此发送release响应包,并且INTID指定刚刚gic600发送的中断号。
该release响应包的各个参数解释如下:
gic600收到cpu interface的release响应包后,知道之前发送的中断,不能得到cpu interface的响应,在之后,会重新发送该中断。
这里为什么cpu interface不能处理该中断,而是要回release响应包。原因在于中断优先级不符合要求。
对于ICC_PMR_EL1寄存器,gicv3 spec描述如下:
对于中断,gic架构,最多使用8个bit,来表示中断优先级。当然8个bit可以全用,也可以只用一部分,所以架构提供了5种配置方式。设计可以根据自己的需要,选择一种配置即可。
对于使用的bit不一样,对应的中断优先级值不一样。比如对于使用5个bit,那么就是[7:3],共32种中断优先级。这个选择多少个bit,是硬件决定好了,软件是不能更改的。
软件可以设置这个寄存器,来表示,符合要求的优先级,可以被cpu响应。优先级值越小,表示优先级越高。
假设这个时候,软件往这个寄存器写了8,表示优先级高于8的,都不能被core响应。
假设设计,使用[7:3],表示中断优先级。
此时,发送了优先级为0x48的中断,按照[7:3]bit,进行选择,得到中断优先级为9,高于设置的8,因此这个中断不能被core响应,所以cpu interface直接给gic600回release响应。
四、set命令包,发送中断
gic600发送set命令包给cpu interface。数据为21。
gic600向cpu interface发送了一个中断:
- Grp为0,Mod为0,表示中断属于group0中断组
- ID length为0,表示INTID位宽为16bit
- Priority为0x38,表示中断优先级
- INTID为0x21,表示中断号为33
cpu interface接收到set命令包,将中断发送给core,core响应中断,读取icc_iar寄存器,表示对该中断认可。中断被core认可后,cpu interface就会给gic600回activate命令包,表示core认可了该中断。gic600就可以把该中断状态,更新为active或者active and pending状态。
activate就命令包格式如下:
各个域解析如下:
五、deactivate命令包,无效中断
core在处理完中断后,会写ICC_EOIR0_EL1或者ICC_EOIR1_EL1寄存器,来无效中断,cpu interface接受core的这个写操作,会向gic600发送deactivate命令包,表示core对中断处理完毕。
deactivate命令包,格式如下;
各个域解析如下:
gic600收到cpu interfae发送的deactivate命令后,将自己内部对该中断维护的状态,修改为pending 或者 inactive。
(作者不愧是搞芯片验证的,这也太硬件了,这里直接为了整个系列的完整性,所以就把这个部分也看了一下,虽然没有什么映像,但是还是感觉这个玩意很神奇。)
2、总结
GIC,是arm为了实现复杂的中断控制,而定义的一套架构。版本也历经了多个变化,从最初的GICv1到现在最新的GICv4。每一个新的版本,都增加了一些新的功能。
目前最新的GIC-600 IP,支持GICv4。
不过从GICv3开始,架构就和之前的架构,变化就比较大了。
一、变化一:cpu interface
下图是GICv2架构,cpu interface是实现在gic内部,而且gic的寄存器,都是memory-mapped方式访问。
下图是GICv3架构,cpu interface从gic内部剥离,实现在PE的内部。并且将cpu interface的寄存器,提供了系统寄存器访问方式,从而实现中断的快速响应。
二、变化二:core的标识
GICv3中,对于core的标识,使用了属性层次的方式,来进行标识,从而可以支持更多的core。
而GICv2中,支持最大8个core。(这对服务器是不够的)
三、变化三:消息中断
GICv3中,加入了LPI中断类型,来实现消息中断。并且提供了ITS,来实现中断的转换。
(这种手段可以当外设想增加中断时,不需要增加物理的中断连线)
四、变化四:SGI处理
对于SGI的处理,有如下的变化。
(这个部分需要好好了解一下GICv2的中断完成和Gicv3d的区别!!!)
五、总结
gicv3/v4,架构,比gicv2架构,增加了很多的特性,从而支持更复杂的中断管理,支持更多的cpu。
自此,本系列博文到此就要结束了,基本上,除了虚拟中断的相关内容,我将GIC的内容都进行了介绍。希望大家看完这系列博文,能够对GIC有所认识。当初,自己也是看了很多的文档,外加上代码,才对这个理解的。
后面,如果我有去了解过虚拟中断,会在写一系列博文,来介绍虚拟中断。
参考链接:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/198962986(牛牛牛!!!)