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Linux基础 -- 中断子系统之级联中断

article 2025/2/22 19:00:28

Linux 级联中断 (`irq_set_chained_handler_and_data`) 详解

1. `irq_set_chained_handler_and_data()` 介绍

1.1. API 定义

void irq_set_chained_handler_and_data(unsigned int irq, irq_flow_handler_t handler, void *data);

参数
- irq：需要绑定处理函数的中断号（通常是主中断控制器的 IRQ）。
- handler：级联处理函数，在该 IRQ 触发时被调用。
- data：传递给 handler 的私有数据。
功能
- 绑定 handler 到 irq，在 irq 触发时调用。
- 适用于级联中断控制器，处理主控制器 IRQ 并触发次级控制器中断。
作用
- 用于 级联（Cascaded）中断控制器，如 GPIO 控制器、FPGA 软核等。
- 在 多级中断控制（如 ARM GIC + GPIO 控制器）中，GPIO 控制器通常级联到 GIC。

2. 级联（Cascaded）中断的实现全过程

2.1. 级联中断背景

主中断控制器（Primary Interrupt Controller）
- 例如 ARM GIC（Generic Interrupt Controller）。
次级（子）中断控制器（Secondary Interrupt Controller）
- 例如 GPIO 控制器、FPGA 软核中断控制器等。

2.2. 级联中断工作流程

设备触发次级中断控制器上的中断。
次级中断控制器向主中断控制器发送中断请求。
主中断控制器检测到 IRQ，调用 irq_set_chained_handler_and_data() 绑定的处理函数。
级联处理函数读取次级中断控制器状态。
触发适当的次级 IRQ 处理。

3. 级联中断完整实现

3.1. 设备树 (DTS) 配置

my_gpio: gpio-controller@10000000 {
    compatible = "mycompany,my-gpio";
    reg = <0x10000000 0x1000>;
    interrupt-parent = <&gic>;
    interrupts = <30 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; /* 级联到 GIC 的 IRQ */
    gpio-controller;
    #gpio-cells = <2>;
    interrupt-controller;
    #interrupt-cells = <2>;
};

3.2. 级联中断驱动实现

(1) 绑定 `irq_set_chained_handler_and_data()`

static struct irq_chip my_gpio_irq_chip = {
    .name = "my-gpio",
    .irq_mask = my_gpio_mask_irq,
    .irq_unmask = my_gpio_unmask_irq,
    .irq_ack = my_gpio_ack_irq,
};

static void my_gpio_irq_handler(struct irq_desc *desc)
{
    struct irq_chip *chip = irq_desc_get_chip(desc);
    struct my_gpio_chip *gpio = irq_desc_get_handler_data(desc);
    unsigned int irq;

    /* Acknowledge 主控制器 */
    chained_irq_enter(chip, desc);

    /* 读取次级控制器的 IRQ 状态 */
    irq = my_gpio_read_irq_status(gpio);

    /* 触发子级中断 */
    if (irq)
        generic_handle_irq(irq);

    /* 退出中断 */
    chained_irq_exit(chip, desc);
}

static int my_gpio_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device *dev = &pdev->dev;
    struct my_gpio_chip *gpio;
    int parent_irq;

    gpio = devm_kzalloc(dev, sizeof(*gpio), GFP_KERNEL);
    if (!gpio)
        return -ENOMEM;

    /* 获取主中断控制器 IRQ 号 */
    parent_irq = platform_get_irq(pdev, 0);
    if (parent_irq < 0)
        return parent_irq;

    /* 绑定级联中断处理函数 */
    irq_set_chained_handler_and_data(parent_irq, my_gpio_irq_handler, gpio);

    return 0;
}

(2) 触发子级中断

static irqreturn_t my_gpio_irq_handler(int irq, void *dev_id)
{
    unsigned int child_irq = get_mapped_irq_for_gpio(irq);

    if (child_irq)
        generic_handle_irq(child_irq);

    return IRQ_HANDLED;
}