ARM Linux S3C2440 之中断分析

发布时间:2024-06-11  

硬件篇:

S3C2440 是arm920T架构,先温习一下s3c2440中的中断控制器原理和相关硬件构架。

中断控制器(InterruptControler):

S3c2440A的中断控制器有60个中断源,如DMA中断,UART中断,IIC中断等,60个中断源在寄存器中用相应的位来表示。当有多个中断要求到来时,经过仲裁过程后,中断控制器向CPU请求FIQ或者IRQ中断。仲裁过程根据硬件中的优先级模块来决定,其结果最后写进中断未决(intterrupt pending)寄存器中,通过中断未决寄存器的值可以清楚哪个中断发生了。

S3c2440中断控制器流程图:

挂起
中断模式(InterruptMode):

ARM920T(CPU)中有两类中断模式: FIQ中断和 IRQ中断,前者俗称快中断,后者称为普通中断。 所有中断源均可以指定采取何种中断模式。程序状态寄存器(PSR)有F和I标志位,当F 位 置 1 时,CPU不接受FIQ中断,同样,I位置1 时CPU不接受 IRQ中断。所以中断控制器需清零F位和I位,且将中断屏蔽寄存器(INTMSK)清零后,方可接收中断。

中断未决寄存器(InterruptPending Register)

S3C2440A有两个中断未决寄存器:中断源未决寄存器(SRCPND) 和中断未决寄存器(INTPND)。这两个寄存器指明了是否有中断未决(产生)。当中断源(一个或者多个同时发生)要求进行中断服务程序时,SRCPND寄存器中相应的位置 1, 同时自动地,在INTPND寄存器中只有 1 位被置1(因为从上图中可以看出INTPND是经过仲裁过程之后的,所以根据优先级决定最高优先级的中断被置1)。 如果INTMSK中相应的中断置 1,那么,SRCPND中相应位将被置1,而INTPND不会有变化。当INTPND置位时,无论何时,只要I 或标志位为0,那么即可执行中断服务程序。SRCPND 和 INTPND 寄存器可读可写,所以中断服务程序执行完后应当先写相应位的 1到SRCPND寄存器,然后写相应位的 1 到INTPND寄存器完成清零,以便CPU能响应下一次中断的发生。

中断屏蔽寄存器(InterruptMask Register)

中断屏蔽寄存器INTMSK用来指示中断是否并禁止(屏蔽)。如果相应位置1 标明该中断源被屏蔽,置0 则中断可以正常服务。如果某一中断MASK 为 1且中断发生,SRCPND中相应位会置1.

中断优先级模块(InterruptPrioprity Generating Block)

该模块可以服务32个中断要求,共由两级仲裁单元组成。第一级有6个arbiter0 ~ 5,第二级为arbiter 6, 每个arbiter里的中断的优先级采取轮换机制改变优先级。

 

每个仲裁arbiter处理6个中断要求,规则由优先寄存器(PRIORTY)中相应的ARB_MODE (1位)和ARB_SEL(2位)来决定。仲裁arbiter中REQ0总是最高优先级的,而REQ5总是最低的。所以只能在REQ1~REQ4中设定优先级:

ARB_SEL位为00b时,优先级:REQ0,REQ1,REQ2,REQ3,REQ4,REQ5

ARB_SEL位为01b时,优先级:REQ0,REQ2,REQ3,REQ4,REQ1,REQ5

ARB_SEL位为10b时,优先级:REQ0,REQ3,REQ4,REQ1,REQ2,REQ5

ARB_SEL位为11b时,优先级:REQ0,REQ4,REQ1,REQ2,REQ3,REQ3

所谓优先级采用轮换机制,举例说是,例如REQ1发生时,这时ARB_SEL自动变成01b,所以,之后的优先级将为:REQ0,REQ2,REQ3,REQ3,REQ1,REQ5,可见,当某一中断发生后(REQ1~REQ4),它的优先级将放到最低(在REQ5前),不断轮回,同理REQ2发生时,ARB_SEL自动变成10b,之后的优先级将为:REQ0,REQ3,REQ4,REQ1,REQ2,REQ5。但REQ0,或者REQ5发生时,ARB_SEL将维持不变。

以上是在相应地ARB_MODE为1的时候。当ARB_MODE被置0的时候,将按照默认的模式也就是上图中所示。

关于外部中断:

s3c2440有24个GPIO输入触外部中断,可分为低电平触发,高电平触发,下降沿触发,上升沿触发,或者下降,上升时触发模式。

通过以上,s3c2440的中断控制器原理,硬件构架分析完了。后面再来分析,ARM-Linux s3c2440之中断分析的软件实现原理。


软件篇:

上一篇文章回顾了s3c2440的中断控制器原理的相关硬件知识,有了这个基础再来分析Linux中的软件分析方式,心里就有底了。面对浩瀚如海的Linux源代码,s3c2440的中断到底是怎样呢,如何处理,如何实现的呢?一步一步来揭开它神秘的面纱吧,当然需要从Linux内核源码入手!

在Linux中start_kernel()时会进行体系结构的初始化:init_IRQ(), 故名思议,其源代码如下:


  1. void __init init_IRQ(void)  

  2. {  

  3.        intirq;  

  4.    

  5.        for(irq = 0; irq < NR_IRQS; irq++)  

  6.               irq_desc[irq].status|= IRQ_NOREQUEST | IRQ_NOPROBE;  

  7.    

  8. #ifdef CONFIG_SMP   

  9.        cpumask_setall(bad_irq_desc.affinity);  

  10. bad_irq_desc.cpu= smp_processor_id();  

  11. #endif   

  12. init_arch_irq();    //这里是系统初始化irq的入口   

  13. }  


init_arch_irq()初始值为:void (*init_arch_irq)(void)__initdata = NULL; 相当于一个变量函数(函数就像变量一样,被赋值),默认值为NULL,那么在其他地方应该被再次赋值。其实在setup_arch()中init_arch_irq()已经有所指向了,在arch/arm/kernel/setup.c中setup_arch进行体系平台相关初始化:


  1. void __init setup_arch(char **cmdline_p)  

  2. {  

  3.        structtag *tags = (struct tag *)&init_tags;  

  4.        structmachine_desc *mdesc;  

  5.        char*from = default_command_line;  

  6.    

  7.        unwind_init();  

  8.    

  9.        setup_processor();  

  10.        mdesc= setup_machine(machine_arch_type);  

  11.        machine_name= mdesc->name;  

  12. …  

  13.        cpu_init();  

  14. …  

  15.        init_arch_irq= mdesc->init_irq;   //这里是init_arch_irq()指向的函数   

  16.        system_timer= mdesc->timer;  

  17.        init_machine= mdesc->init_machine;  

  18. …  

  19. early_trap_init()   //初始化中断向量表   

  20. }  


mdesc是一个struct machine_desc的数据结构,msdesc 通过 setup_machine(machine_arch_type) 获取平台体系的MACHINE_START相关参数。


  1. #define MACHINE_START(_type,_name)                     

  2. static const struct machine_desc__mach_desc_##_type      

  3.  __used                                              

  4.  __attribute__((__section__(".arch.info.init")))= {       

  5.        .nr          = MACH_TYPE_##_type,              

  6.        .name             = _name,  

  7.    

  8. #define MACHINE_END                               

  9. };  


这个参数如下:


  1. MACHINE_START(S3C2440, "SMDK2440")  

  2.        /*Maintainer: Ben Dooks  */  

  3.        .phys_io         = S3C2410_PA_UART,  

  4.        .io_pg_offst    = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) &0xfffc,  

  5.        .boot_params  = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,  

  6.    

  7.        .init_irq          = s3c24xx_init_irq,    //这里是目标CPU的irq初始化函数   

  8.        .map_io          = smdk2440_map_io,  

  9.        .init_machine  = smdk2440_machine_init,  

  10.        .timer             = &s3c24xx_timer,  

  11. MACHINE_END  


可见s3c24xx_init_irq()才是所要找得中断初始化入口程序,所以执行init_arch_irq()实际是执行s3c24xx_init_irq()程序。中断的初始化工作:首先,清空各interrupt pending的值,然后再向系统注册主要的中断,从上篇中我们知道s3c2440有60个中断,但系统中主要用了58个中断,

注册中断主要用下面三个函数:


  1. int set_irq_chip(unsigned int irq, structirq_chip *chip)  

  2. static inline void set_irq_handler(unsigned intirq, irq_flow_handler_t handle)  

  3. static inline void set_irq_chained_handler(unsignedint irq, irq_flow_handler_t handle)  


至此,中断的初始化过程完成了,那么它是怎样工作的,具体的流程由如何,各中断函数的回调函数怎么理解,下文将继续深入探讨。。。


Linux通过以下函数来注册中断以及中断相关的入口函数handle,只有先注册IRQ,才能正常使用。


  1. int set_irq_chip(unsigned int irq, structirq_chip *chip)  

  2. static inline void set_irq_handler(unsigned intirq, irq_flow_handler_t handle)  

  3. static inline void set_irq_chained_handler(unsignedint irq, irq_flow_handler_t handle)  


 实现的代码如下:


  1.  for(irqno = IRQ_EINT4t7;irqno <= IRQ_ADCPARENT; irqno++) {  

  2.        /*set all the s3c2410 internal irqs */  

  3.   

  4.        switch(irqno) {  

  5.               /*deal with the special IRQs (cascaded) */  

  6.   

  7.        caseIRQ_EINT4t7:  

  8.        caseIRQ_EINT8t23:  

  9.        caseIRQ_UART0:  

  10.        caseIRQ_UART1:  

  11.        caseIRQ_UART2:  

  12.        caseIRQ_ADCPARENT:  

  13.               set_irq_chip(irqno,&s3c_irq_level_chip);  

  14.               set_irq_handler(irqno,handle_level_irq);   //电平触发型   

  15.               break;  

  16.   

  17.        caseIRQ_RESERVED6:  

  18.        caseIRQ_RESERVED24:  

  19.               /*no IRQ here */  

  20.               break;  

  21.   

  22.        default:  

  23.               //irqdbf("registeringirq %d (s3c irq)n", irqno);   

  24.               set_irq_chip(irqno,&s3c_irq_chip);  

文章来源于:电子工程世界    原文链接
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