device tree 設備樹中中斷節點的創建 ( interrupt屬性 , = <2> , 或 <4> ; external-bus的ranges屬性 ; 硬件到軟件dts的確定實例 )

轉載於 :  http://blog.csdn.net/zqixiao_09/article/details/50916212

 

題目: Exynos4412 中斷驅動開發（三）—— 設備樹中中斷節點的創建

提到中斷就必須了解到GIC，下面先了解一下GIC

一、GIC概念

        GIC（Generic Interrupt Controller）是ARM公司提供的一個通用的中斷控制器。GIC通過AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）這樣的片上總線連接到一個或者多個ARM processor上。

        下面是Exynos4412-fs4412 開發板(內核版本為 Linux 3.14)的中斷源連線：

 

 

二、設備樹中中斷如何工作

       與遵循樹的自然結構而進行的地址轉換不同，機器上的任何設備都可以發起和終止中斷信號。另外地址的編址也不同於中斷信號，前者是設備樹的自然表示，而后者者表現為獨立於設備樹結構的節點之間的鏈接。描述中斷連接需要四個屬性：

 ■  interrupt-controller - 一個空的屬性定義(就是僅僅列出了該字符串,見下面)  , 該節點作為一個接收中斷信號的設備。

 ■  #interrupt-cells - 這是一個中斷控制器節點的屬性。它聲明了該中斷控制器的中斷指示符中 cell 的個數（類似於 #address-cells 和 #size-cells）。

 ■  interrupt-parent - 這是一個設備節點的屬性，包含一個指向該設備連接的中斷控制器的 phandle。那些沒有 interrupt-parent 的節點則從它們的父節點中繼承該屬性。

 ■  interrupts - 一個設備節點屬性，包含一個中斷指示符的列表，對應於該設備上的每個中斷輸出信號。

 

      中斷指示符是一個或多個 cell 的數據（由 #interrupt-cells 指定），這些數據指定了該設備連接至哪些輸入中斷。在以下的例子中，大部分設備都只有一個輸出中斷，但也有可能在一個設備上有多個輸出中斷。一個中斷指示符的意義完全取決於與中斷控制器設備的 binding。每個中斷控制器可以決定使用幾個 cell 來唯一的定義一個輸入中斷。

下面的代碼為我們 Coyote's Revenge 模型機添加了中斷連接：

/ {

    compatible = "acme,coyotes-revenge";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;
    interrupt-parent = <&intc>;

    cpus {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;
        cpu@0 {
            compatible = "arm,cortex-a9";
            reg = <0>;
        };

        cpu@1 {
            compatible = "arm,cortex-a9";
            reg = <1>;
        };
    };

    serial@101f0000 {
        compatible = "arm,pl011";
        reg = <0x101f0000 0x1000 >;
        interrupts = < 1 0 >;
    };

    serial@101f2000 {
        compatible = "arm,pl011";
        reg = <0x101f2000 0x1000 >;
        interrupts = < 2 0 >;
    };

    gpio@101f3000 {
        compatible = "arm,pl061";
        reg = <0x101f3000 0x1000
               0x101f4000 0x0010>;
        interrupts = < 3 0 >;
    };

    intc: interrupt-controller@10140000 {
        compatible = "arm,pl190";
        reg = <0x10140000 0x1000 >;
        interrupt-controller;  　　                     //見上面,空的屬性,表明該節點是作為一個接收中斷的設備
        #interrupt-cells = <2>;
    };

    spi@10115000 {
        compatible = "arm,pl022";
        reg = <0x10115000 0x1000 >;
        interrupts = < 4 0 >;
    };

//external-bus的rangs屬性:
//external-bus的ranges屬性定義了經過external-bus橋后的地址范圍如何映射到CPU的memory區域。看博客sbh的詳細講解
    external-bus {
        #address-cells = <2>
        #size-cells = <1>;
        ranges = <0 0  0x10100000   0x10000         // Chipselect 1, Ethernet
                     1 0  0x10160000   0x10000         // Chipselect 2, i2c controller
                     2 0  0x30000000   0x1000000>; // Chipselect 3, NOR Flash
//解釋
 //ranges屬性為一個地址轉換表。表中的每一行都包含了子地址、父地址、在自地址空間內的區域大小。他們的大小（包含的cell）分別由子節點的address-
 //cells的值、父節點的address-cells的值和子節點
 //的size-cells來決定。以第一行為例：
//0 0 兩個cell，由子節點external-bus的address-cells=<2>決定；
//0x10100000 一個cell，由父節點的address-cells=<1>決定0x10000 一個cell，由子節點external-bus的size-cells=<1>決定。
//最終第一行說明的意思就是：片選0 (注意有片選,這應該是外設的一個特點)，偏移0（選中了網卡），被映射到CPU地址空間的0x10100000~0x10110000中，地址長度為0x10000。


        ethernet@0,0 {
            compatible = "smc,smc91c111";
            reg = <0 0 0x1000>;
            interrupts = < 5 2 >;
        };

        i2c@1,0 {
            compatible = "acme,a1234-i2c-bus";
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <0>;
            reg = <1 0 0x1000>;
            interrupts = < 6 2 >;

            rtc@58 {
                compatible = "maxim,ds1338";
                reg = <58>;
                interrupts = < 7 3 >;
            };
        };

        flash@2,0 {
            compatible = "samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";
            reg = <2 0 0x4000000>;
        };
    };
};

 

 

需要注意的事情：

■ 這個機器只有一個中斷控制器：interrupt-controller@10140000。

■ 中斷控制器節點上添加了‘inc:’標簽，該標簽用於給根節點的 interrupt-parent 屬性分配一個 phandle。這個 interrupt-parent 將成為本系統的默認值，因為所有的子節點都將繼承它，除非顯示覆寫這個屬性。

■ 每個設備使用 interrupts 屬性來不同的中斷輸入線。

■ #interrupt-cells 是 2，所以每個中斷指示符都有 2 個 cell。本例使用一種通用的模式，也就是用第一個 cell 來編碼中斷線號；然后用第二個 cell 編碼標志位，比如高電平/低電平有效，或者邊緣/水平觸發。對於任何給定的中斷控制器，請參考該控制器的 binding 文檔以了解指示符如何編碼。

 
三、GIC DTS描述

1、中斷系統概述

    對於中斷系統，主要有三個角色：

（1）processor：主要用於處理中斷；

（2）Interrupt Generating Device：通過硬件的interrupt line表明自身需要處理器的進一步處理（例如有數據到來、異常狀態等）

（3）interrupt controller：負責收集各個外設的異步事件，用有序、可控的方式通知一個或者多個processor。

 

2、DTS如何描述Interrupt Generating Device

     對於Interrupt Generating Device，我們需要定義下面兩個屬性：

（1） Interrupt屬性：該屬性主要描述了中斷的HW interrupt ID以及類型。

（2）interrupt-parent 屬性：該屬性主要描述了該設備的interrupt request line連接到哪一個interrupt controller。

 

我們以一個簡單的串口為例子， 

uart3: serial@48020000 {
       compatible = "ti,omap4-uart";
       reg = <0x48020000 0x100="">;
       interrupts = <GIC_SPI  74  IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
       ti,hwmods = "uart3";
       clock-frequency = <48000000>;
};

    對於uart3，interrupts屬性用3個cell（對於device tree，cell是指由32bit組成的一個信息單位）表示。GIC_SPI 描述了interrupt type。

對於GIC，它可以管理4種類型的中斷：

1）外設中斷（Peripheral interrupt）

       根據目標CPU的不同，外設的中斷可以分成PPI（Private Peripheral Interrupt）和SPI（Shared Peripheral Interrupt）。PPI只能分配給一個確定的processor，而SPI可以由Distributor將中斷分配給一組Processor中的一個進行處理。外設類型的中斷一般通過一個interrupt request line的硬件信號線連接到中斷控制器，可能是電平觸發的（Level-sensitive），也可能是邊緣觸發的（Edge-triggered）。

2）軟件觸發的中斷（SGI，Software-generated interrupt）

       軟件可以通過寫GICD_SGIR寄存器來觸發一個中斷事件，這樣的中斷，可以用於processor之間的通信。

3）虛擬中斷（Virtual interrupt）和 Maintenance interrupt。

     這兩種中斷和本文無關，不再贅述。

     在DTS中，外設的interrupt type有兩種，一種是SPI，另外一種是PPI。SGI用於processor之間的通信，和外設無關。     uart3的interrupt屬性中的74表示該外設使用的GIC interrupt ID號。GIC最大支持1020個HW interrupt ID，具體的ID分配情況如下：1）ID0~ID31是用於分發到一個特定的process的interrupt。標識這些interrupt不能僅僅依靠ID，因為各個interrupt source都用同樣的ID0~ID31來標識，因此識別這些interrupt需要interrupt ID ＋ CPU interface number。ID0~ID15用於SGI，ID16~ID31用於PPI。PPI類型的中斷會送到指定的process上，和其他的process無關。SGI是通過寫GICD_SGIR寄存器而觸發的中斷。Distributor通過processor source ID、中斷ID和target processor ID來唯一識別一個SGI。2）ID32~ID1019用於SPI。uart3的interrupt屬性中的IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH用來描述觸發類型。

 

3、DTS如何描述GIC

     linux-3.14\arch\arm\boot\dts\exynos4412.dtsi文件中

 

#include "exynos4x12.dtsi"
/{
    compatible = "samsung,exynos4412";
    gic: interrupt-controller@10490000 {
        cpu-offset = <0x4000>;
    };

    interrupt-controller@10440000 {
        samsung,combiner-nr = <20>;
        interrupts =    <0 0 0>, <0 1 0>, <0 2 0>, <0 3 0>,
                　　        <0 4 0>, <0 5 0>, <0 6 0>, <0 7 0>,
                              <0 8 0>, <0 9 0>, <0 10 0>, <0 11 0>,
                              <0 12 0>, <0 13 0>, <0 14 0>, <0 15 0>,
                              <0 107 0>, <0 108 0>, <0 48 0>, <0 42 0>;
    };
};

 

a -- compatible屬性

      compatible屬性用來描述GIC的programming model。該屬性的值是string list，定義了一系列的modle（每個string是一個model）。這些字符串列表被操作系統用來選擇用哪一個driver來驅動該設備。

     假設定義該屬性：compatible = “a廠商，p產品”, “標准bbb類型設備”。那么linux kernel可能首先使用“a廠商，p產品”來匹配適合的driver，如果沒有匹配到，那么使用字符串“標准bbb類型設備”來繼續尋找適合的driver。

     compatible屬性有兩個應用場景：

1）對於root node，compatible屬性是用來匹配machine type的（參考Device Tree相關文檔）

2）對於普通的HW block的節點(硬件模塊節點如中斷控制器)，例如interrupt-controller，compatible屬性是用來匹配適合的driver的。

 

b -- interrupt-controller 

       interrupt-controller這個沒有定義value的屬性用來表明本設備節點就是一個interrupt controller。理解#interrupt-cells這個屬性需要理解interrupt specifier和interrupt domain這兩個概念。interrupt specifier其實就是外設interrupt的屬性值，對於uart3而言，其interrupt specifier就是<GIC_SPI 74 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>，也就是說，interrupt specifier定義了一個外設產生中斷的規格（HW interrupt ID ＋ interrupt type）。

     具體如何解析interrupt specifier？這個需要限定在一定的上下文中，不同的interrupt controller會有不同的解釋。因此，對於一個包含多個interrupt controller的系統，每個interrupt controller及其相連的外設組成一個interrupt domain，各個外設的interrupt specifier只能在屬於它的那個interrupt domain中得到解析。#interrupt-cells定義了在該interrupt domain中，用多少個cell來描述一個外設的interrupt specifier。

 

c -- reg

      reg屬性定義了GIC的memory map的地址.

  

三、GIC的HW block diagram描述

1、Distributor

      Distributor的主要的作用是檢測各個interrupt source的狀態，控制各個interrupt source的行為，分發各個interrupt source產生的中斷事件到各個processor。

Distributor對中斷的控制包括：

1）中斷enable或者disable的控制。Distributor對中斷的控制分成兩個級別。一個是全局中斷的控制。一旦disable了全局的中斷，那么任何的interrupt source產生的interrupt event都不會被傳遞到CPU interface。另外一個級別是對針對各個interrupt source進行控制，disable某一個interrupt source會導致該interrupt event不會分發到CPU interface，但不影響其他interrupt source產生interrupt event的分發。

2）控制中斷事件分發到processor。一個interrupt事件可以分發給一個processor，也可以分發給若干個processor。

3）優先級控制。

4）interrupt屬性設定。例如是level-sensitive還是edge-triggered，是屬於group 0還是group 1。

     Distributor可以管理若干個interrupt source，這些interrupt source用ID來標識，我們稱之interrupt ID。

2、CPU interface

      CPU interface這個block主要用於和processor進行接口。該block的主要功能包括：

1）enable或者disable

     對於ARM，CPU interface block和processor之間的中斷信號線是nIRQ和nFIQ這兩個signal。如果disable了中斷，那么即便是Distributor分發了一個中斷事件到CPU interface，但是也不會assert指定的nIRQ或者nFIQ通知processor。

2）ackowledging中斷

     processor會向CPU interface block應答中斷，中斷一旦被應答，Distributor就會把該中斷的狀態從pending狀態修改成active。如果沒有后續pending的中斷，那么CPU interface就會deassert nIRQ或者nFIQ的signal。如果在這個過程中又產生了新的中斷，那么Distributor就會把該中斷的狀態從pending狀態修改成pending and active。這時候，CPU interface仍然會保持nIRQ或者nFIQ信號的asserted狀態，也就是向processor signal下一個中斷。

3）中斷處理完畢的通知

     當interrupt handler處理完了一個中斷的時候，會向寫CPU interface的寄存器從而通知GIC CPU已經處理完該中斷。做這個動作一方面是通知Distributor將中斷狀態修改為deactive，另外一方面，如果一個中斷沒有完成處理，那么后續比該中斷優先級低的中斷不會assert到processor。一旦標記中斷處理完成，被block掉的那些比當前優先級低的中斷就會遞交給processor。

4）設定priority mask

     通過priority mask，可以mask掉一些優先級比較低的中斷，這些中斷不會通知到CPU。

5）設定preemption的策略

6）在多個中斷事件同時到來的時候，選擇一個優先級最高的通知processor

  

四、本次按鍵中斷節點填寫

1、查看原理圖

 

 

2、可以看到中斷 EINT9  EINT10  掛在GPX1下 1 2

 

 

3、查看中斷號

 

4、確定其父節點

 

5、確定中斷節點

 

fs4412-key{
    compatible = "fs4412,key";
    interrupt-parent = <&gpx1>;
    interrupts = <1 2>,<2 2>;
};