編譯開關
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//.... #define LOSCFG_ARCH_ARM_VER "armv7-a" #define LOSCFG_ARCH_CPU "cortex-a7" #define LOSCFG_PLATFORM "hi3516dv300" #define LOSCFG_PLATFORM_BSP_GIC_V2 1 #define LOSCFG_PLATFORM_ROOTFS 1 #define LOSCFG_KERNEL_CPPSUPPORT 1 #define LOSCFG_HW_RANDOM_ENABLE 1 #define LOSCFG_ARCH_CORTEX_A7 1 #define LOSCFG_DRIVERS_HDF_PLATFORM_RTC 1 #define LOSCFG_DRIVERS_HDF_PLATFORM_UART 1
中斷初始化
hi3516dv300中斷控制器選擇了LOSCFG_PLATFORM_BSP_GIC_V2,對應代碼為gic_v2.cGIC(Generic Interrupt Controller)是ARM公司提供的一個通用的中斷控制器. 看這種代碼因為涉及硬件部分,需要對照ARM中斷控制器 gic_v2.pdf文檔看.可前往地址下載查看.
//硬件中斷初始化 VOID HalIrqInit(VOID) { UINT32 i; /* set externel interrupts to be level triggered, active low. */ //將外部中斷設置為電平觸發(fā),低電平激活 for (i = 32; i < OS_HWI_MAX_NUM; i += 16) { GIC_REG_32(GICD_ICFGR(i / 16)) = 0; } /* set externel interrupts to CPU 0 */ //將外部中斷設置為CPU 0 for (i = 32; i < OS_HWI_MAX_NUM; i += 4) { GIC_REG_32(GICD_ITARGETSR(i / 4)) = 0x01010101; } /* set priority on all interrupts */ //設置所有中斷的優(yōu)先級 for (i = 0; i < OS_HWI_MAX_NUM; i += 4) { GIC_REG_32(GICD_IPRIORITYR(i / 4)) = GICD_INT_DEF_PRI_X4; } /* disable all interrupts. */ //禁用所有中斷。 for (i = 0; i < OS_HWI_MAX_NUM; i += 32) { GIC_REG_32(GICD_ICENABLER(i / 32)) = ~0; } HalIrqInitPercpu();//初始化當前CPU中斷信息 /* enable gic distributor control */ GIC_REG_32(GICD_CTLR) = 1; //使能分發(fā)中斷寄存器,該寄存器作用是允許給CPU發(fā)送中斷信號 #if (LOSCFG_KERNEL_SMP == YES) /* register inter-processor interrupt *///注冊核間中斷,啥意思?就是CPU各核直接可以發(fā)送中斷信號 //處理器間中斷允許一個CPU向系統(tǒng)其他的CPU發(fā)送中斷信號,處理器間中斷(IPI)不是通過IRQ線傳輸?shù)?,而是作為信號直接放在連接所有CPU本地APIC的總線上。 LOS_HwiCreate(LOS_MP_IPI_WAKEUP, 0xa0, 0, OsMpWakeHandler, 0);//注冊喚醒CPU的中斷處理函數(shù) LOS_HwiCreate(LOS_MP_IPI_SCHEDULE, 0xa0, 0, OsMpScheduleHandler, 0);//注冊調度CPU的中斷處理函數(shù) LOS_HwiCreate(LOS_MP_IPI_HALT, 0xa0, 0, OsMpScheduleHandler, 0);//注冊停止CPU的中斷處理函數(shù) #endif } //給每個CPU core初始化硬件中斷 VOID HalIrqInitPercpu(VOID) { /* unmask interrupts */ //取消中斷屏蔽 GIC_REG_32(GICC_PMR) = 0xFF; /* enable gic cpu interface */ //啟用gic cpu接口 GIC_REG_32(GICC_CTLR) = 1; }
解讀
上來四個循環(huán),是對中斷控制器寄存器組的初始化,也就是驅動程序,驅動程序是配置硬件寄存器的過程.寄存器分通用和專用寄存器.下圖為 gic_v2 的寄存器功能 ,這里對照代碼和datasheet重點說下中斷配置寄存器(GICD_ICFGRn)
以下是GICD_ICFGRn的介紹
The GICD_ICFGRs provide a 2-bit Int_config field for each interrupt supported by the GIC. This field identifies whether the corresponding interrupt is edge-triggered or level-sensitive
GICD_ICFGRs為GIC支持的每個中斷提供一個2位配置字段。此字段標識相應的中斷是邊緣觸發(fā)的還是電平觸發(fā)的
0xC00 - 0xCFC GICD_ICFGRn RW IMPLEMENTATION DEFINED Interrupt Configuration Registers #define GICD_ICFGR(n) (GICD_OFFSET + 0xc00 + (n) * 4) /* Interrupt Configuration Registers */ //中斷配置寄存器
如此一個32位寄存器可以記錄16個中斷的信息,這也是代碼中出現(xiàn)GIC_REG_32(GICD_ICFGR(i / 16))的原因.
GIC-v2支持三種類型的中斷
PPI:私有外設中斷(Private Peripheral Interrupt),是每個CPU私有的中斷。最多支持16個PPI中斷,硬件中斷號從ID16~ID31。PPI通常會送達到指定的CPU上,應用場景有CPU本地時鐘。
SPI:公用外設中斷(Shared Peripheral Interrupt),最多可以支持988個外設中斷,硬件中斷號從ID32~ID1019。
SGI:軟件觸發(fā)中斷(Software Generated Interrupt)通常用于多核間通訊,最多支持16個SGI中斷,硬件中斷號從ID0~ID15。SGI通常在內核中被用作 IPI 中斷(inter-processor interrupts),并會送達到系統(tǒng)指定的CPU上,函數(shù)的最后就注冊了三個核間中斷的函數(shù).
typedef enum {//核間中斷 LOS_MP_IPI_WAKEUP, //喚醒CPU LOS_MP_IPI_SCHEDULE,//調度CPU LOS_MP_IPI_HALT, //停止CPU } MP_IPI_TYPE;
中斷相關的結構體
size_t g_intCount[LOSCFG_KERNEL_CORE_NUM] = {0};//記錄每個CPUcore的中斷數(shù)量 HwiHandleForm g_hwiForm[OS_HWI_MAX_NUM];//中斷注冊表 @note_why 用 form 來表示?有種寫 HTML的感覺 :P STATIC CHAR *g_hwiFormName[OS_HWI_MAX_NUM] = {0};//記錄每個硬中斷的名稱 STATIC UINT32 g_hwiFormCnt[OS_HWI_MAX_NUM] = {0};//記錄每個硬中斷的總數(shù)量 STATIC UINT32 g_curIrqNum = 0; //記錄當前中斷號 typedef VOID (*HWI_PROC_FUNC)(VOID); //中斷函數(shù)指針 typedef struct tagHwiHandleForm { HWI_PROC_FUNC pfnHook; //中斷處理函數(shù) HWI_ARG_T uwParam; //中斷處理函數(shù)參數(shù) struct tagHwiHandleForm *pstNext; //節(jié)點,指向下一個中斷,用于共享中斷的情況 } HwiHandleForm; typedef struct tagIrqParam { //中斷參數(shù) int swIrq; // 軟件中斷 VOID *pDevId; // 設備ID const CHAR *pName; //名稱 } HwiIrqParam;
注冊硬中斷
/****************************************************************************** 創(chuàng)建一個硬中斷 中斷創(chuàng)建,注冊中斷號、中斷觸發(fā)模式、中斷優(yōu)先級、中斷處理程序。中斷被觸發(fā)時, handleIrq會調用該中斷處理程序 ******************************************************************************/ LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 LOS_HwiCreate(HWI_HANDLE_T hwiNum, //硬中斷句柄編號 默認范圍[0-127] HWI_PRIOR_T hwiPrio, //硬中斷優(yōu)先級 HWI_MODE_T hwiMode, //硬中斷模式 共享和非共享 HWI_PROC_FUNC hwiHandler,//硬中斷處理函數(shù) HwiIrqParam *irqParam) //硬中斷處理函數(shù)參數(shù) { UINT32 ret; (VOID)hwiPrio; if (hwiHandler == NULL) {//中斷處理函數(shù)不能為NULL return OS_ERRNO_HWI_PROC_FUNC_NULL; } if ((hwiNum > OS_USER_HWI_MAX) || ((INT32)hwiNum < OS_USER_HWI_MIN)) {//中斷數(shù)區(qū)間限制 [32,96] return OS_ERRNO_HWI_NUM_INVALID; } #ifdef LOSCFG_NO_SHARED_IRQ //不支持共享中斷 ret = OsHwiCreateNoShared(hwiNum, hwiMode, hwiHandler, irqParam); #else ret = OsHwiCreateShared(hwiNum, hwiMode, hwiHandler, irqParam); #endif return ret; } //創(chuàng)建一個共享硬件中斷,共享中斷就是一個中斷能觸發(fā)多個響應函數(shù) STATIC UINT32 OsHwiCreateShared(HWI_HANDLE_T hwiNum, HWI_MODE_T hwiMode, HWI_PROC_FUNC hwiHandler, const HwiIrqParam *irqParam) { UINT32 intSave; HwiHandleForm *hwiFormNode = NULL; HwiHandleForm *hwiForm = NULL; HwiIrqParam *hwiParam = NULL; HWI_MODE_T modeResult = hwiMode & IRQF_SHARED; if (modeResult && ((irqParam == NULL) || (irqParam->pDevId == NULL))) { return OS_ERRNO_HWI_SHARED_ERROR; } HWI_LOCK(intSave);//中斷自旋鎖 hwiForm = &g_hwiForm[hwiNum];//獲取中斷處理項 if ((hwiForm->pstNext != NULL) && ((modeResult == 0) || (!(hwiForm->uwParam & IRQF_SHARED)))) { HWI_UNLOCK(intSave); return OS_ERRNO_HWI_SHARED_ERROR; } while (hwiForm->pstNext != NULL) {//pstNext指向 共享中斷的各處理函數(shù)節(jié)點,此處一直擼到最后一個 hwiForm = hwiForm->pstNext;//找下一個中斷 hwiParam = (HwiIrqParam *)(hwiForm->uwParam);//獲取中斷參數(shù),用于檢測該設備ID是否已經(jīng)有中斷處理函數(shù) if (hwiParam->pDevId == irqParam->pDevId) {//設備ID一致時,說明設備對應的中斷處理函數(shù)已經(jīng)存在了. HWI_UNLOCK(intSave); return OS_ERRNO_HWI_ALREADY_CREATED; } } hwiFormNode = (HwiHandleForm *)LOS_MemAlloc(m_aucSysMem0, sizeof(HwiHandleForm));//創(chuàng)建一個中斷處理節(jié)點 if (hwiFormNode == NULL) { HWI_UNLOCK(intSave); return OS_ERRNO_HWI_NO_MEMORY; } hwiFormNode->uwParam = OsHwiCpIrqParam(irqParam);//獲取中斷處理函數(shù)的參數(shù) if (hwiFormNode->uwParam == LOS_NOK) { HWI_UNLOCK(intSave); (VOID)LOS_MemFree(m_aucSysMem0, hwiFormNode); return OS_ERRNO_HWI_NO_MEMORY; } hwiFormNode->pfnHook = hwiHandler;//綁定中斷處理函數(shù) hwiFormNode->pstNext = (struct tagHwiHandleForm *)NULL;//指定下一個中斷為NULL,用于后續(xù)遍歷找到最后一個中斷項(見于以上 while (hwiForm->pstNext != NULL)處) hwiForm->pstNext = hwiFormNode;//共享中斷 if ((irqParam != NULL) && (irqParam->pName != NULL)) { g_hwiFormName[hwiNum] = (CHAR *)irqParam->pName; } g_hwiForm[hwiNum].uwParam = modeResult; HWI_UNLOCK(intSave); return LOS_OK; }
解讀
內核將硬中斷進行編號,如:
#define NUM_HAL_INTERRUPT_TIMER0 33 #define NUM_HAL_INTERRUPT_TIMER1 33 #define NUM_HAL_INTERRUPT_TIMER2 34 #define NUM_HAL_INTERRUPT_TIMER3 34 #define NUM_HAL_INTERRUPT_TIMER4 35 #define NUM_HAL_INTERRUPT_TIMER5 35 #define NUM_HAL_INTERRUPT_TIMER6 36 #define NUM_HAL_INTERRUPT_TIMER7 36 #define NUM_HAL_INTERRUPT_DMAC 60 #define NUM_HAL_INTERRUPT_UART0 38 #define NUM_HAL_INTERRUPT_UART1 39 #define NUM_HAL_INTERRUPT_UART2 40 #define NUM_HAL_INTERRUPT_UART3 41 #define NUM_HAL_INTERRUPT_UART4 42 #define NUM_HAL_INTERRUPT_TIMER NUM_HAL_INTERRUPT_TIMER4例如:時鐘節(jié)拍處理函數(shù)OsTickHandler就是在HalClockInit中注冊的
//硬時鐘初始化 VOID HalClockInit(VOID) { // ... (void)LOS_HwiCreate(NUM_HAL_INTERRUPT_TIMER, 0xa0, 0, OsTickHandler, 0);//注冊OsTickHandler到中斷向量表 } //節(jié)拍中斷處理函數(shù) ,鴻蒙默認10ms觸發(fā)一次 LITE_OS_SEC_TEXT VOID OsTickHandler(VOID) { UINT32 intSave; TICK_LOCK(intSave);//tick自旋鎖 g_tickCount[ArchCurrCpuid()]++;// 累加當前CPU核tick數(shù) TICK_UNLOCK(intSave); OsTimesliceCheck();//時間片檢查 OsTaskScan(); /* task timeout scan *///掃描超時任務 例如:delay(300) #if (LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR == YES) OsSwtmrScan();//掃描定時器,查看是否有超時定時器,加入隊列 #endif }
鴻蒙是支持中斷共享的,在OsHwiCreateShared中,將函數(shù)注冊到g_hwiForm中.中斷向量完成注冊后,就是如何觸發(fā)和回調的問題.觸發(fā)在鴻蒙內核源碼分析(總目錄)中斷切換篇中已經(jīng)講清楚,觸發(fā)是從底層匯編向上調用,調用的C函數(shù)就是HalIrqHandler
中斷怎么觸發(fā)的?
分兩種情況:
通過硬件觸發(fā),比如按鍵,USB的插拔這些中斷源向中斷控制器發(fā)送電信號(高低電平觸發(fā)或是上升/下降沿觸發(fā)),中斷控制器經(jīng)過過濾后將信號發(fā)給對應的CPU處理,通過硬件改變PC和CPSR寄存值,直接跳轉到中斷向量(固定地址)執(zhí)行.
b reset_vector @開機代碼 b _osExceptUndefInstrHdl @異常處理之CPU碰到不認識的指令 b _osExceptSwiHdl @異常處理之:軟中斷 b _osExceptPrefetchAbortHdl @異常處理之:取指異常 b _osExceptDataAbortHdl @異常處理之:數(shù)據(jù)異常 b _osExceptAddrAbortHdl @異常處理之:地址異常 b OsIrqHandler @異常處理之:硬中斷 b _osExceptFiqHdl @異常處理之:快中斷
通過軟件觸發(fā),常見于核間中斷的情況, 核間中斷指的是幾個CPU之間相互通訊的過程.以下為某一個CPU向其他CPU(可以是多個)發(fā)起讓這些CPU重新調度LOS_MpSchedule的中斷請求信號.最終是寫了中斷控制器的GICD_SGIR寄存器,這是一個由軟件觸發(fā)中斷的寄存器.中斷控制器會將請求分發(fā)給對應的CPU處理中斷,即觸發(fā)了OsIrqHandler.
//給參數(shù)CPU發(fā)送調度信號 VOID LOS_MpSchedule(UINT32 target)//target每位對應CPU core { UINT32 cpuid = ArchCurrCpuid(); target &= ~(1U << cpuid);//獲取除了自身之外的其他CPU HalIrqSendIpi(target, LOS_MP_IPI_SCHEDULE);//向目標CPU發(fā)送調度信號,核間中斷(Inter-Processor Interrupts),IPI } //SGI軟件觸發(fā)中斷(Software Generated Interrupt)通常用于多核間通訊 STATIC VOID GicWriteSgi(UINT32 vector, UINT32 cpuMask, UINT32 filter) { UINT32 val = ((filter & 0x3) << 24) | ((cpuMask & 0xFF) << 16) | (vector & 0xF); GIC_REG_32(GICD_SGIR) = val;//寫SGI寄存器 } //向指定核發(fā)送核間中斷 VOID HalIrqSendIpi(UINT32 target, UINT32 ipi) { GicWriteSgi(ipi, target, 0); }
中斷統(tǒng)一處理入口函數(shù) HalIrqHandler
//硬中斷統(tǒng)一處理函數(shù),這里由硬件觸發(fā),調用見于 ..\arch\arm\arm\src\los_dispatch.S VOID HalIrqHandler(VOID) { UINT32 iar = GIC_REG_32(GICC_IAR);//從中斷確認寄存器獲取中斷ID號 UINT32 vector = iar & 0x3FFU;//計算中斷向量號 /* * invalid irq number, mainly the spurious interrupts 0x3ff, * gicv2 valid irq ranges from 0~1019, we use OS_HWI_MAX_NUM * to do the checking. */ if (vector >= OS_HWI_MAX_NUM) { return; } g_curIrqNum = vector;//記錄當前中斷ID號 OsInterrupt(vector);//調用上層中斷處理函數(shù) /* use orignal iar to do the EOI */ GIC_REG_32(GICC_EOIR) = iar;//更新中斷結束寄存器 } VOID OsInterrupt(UINT32 intNum)//中斷實際處理函數(shù) { HwiHandleForm *hwiForm = NULL; UINT32 *intCnt = NULL; intCnt = &g_intCount[ArchCurrCpuid()];//當前CPU的中斷總數(shù)量 ++ *intCnt = *intCnt + 1;//@note_why 這里沒看明白為什么要 +1 #ifdef LOSCFG_CPUP_INCLUDE_IRQ //開啟查詢系統(tǒng)CPU的占用率的中斷 OsCpupIrqStart();//記錄本次中斷處理開始時間 #endif #ifdef LOSCFG_KERNEL_TICKLESS OsTicklessUpdate(intNum); #endif hwiForm = (&g_hwiForm[intNum]);//獲取對應中斷的實體 #ifndef LOSCFG_NO_SHARED_IRQ //如果沒有定義不共享中斷 ,意思就是如果是共享中斷 while (hwiForm->pstNext != NULL) { //一直擼到最后 hwiForm = hwiForm->pstNext;//下一個繼續(xù)擼 #endif if (hwiForm->uwParam) {//有參數(shù)的情況 HWI_PROC_FUNC2 func = (HWI_PROC_FUNC2)hwiForm->pfnHook;//獲取回調函數(shù) if (func != NULL) { UINTPTR *param = (UINTPTR *)(hwiForm->uwParam); func((INT32)(*param), (VOID *)(*(param + 1)));//運行帶參數(shù)的回調函數(shù) } } else {//木有參數(shù)的情況 HWI_PROC_FUNC0 func = (HWI_PROC_FUNC0)hwiForm->pfnHook;//獲取回調函數(shù) if (func != NULL) { func();//運行回調函數(shù) } } #ifndef LOSCFG_NO_SHARED_IRQ } #endif ++g_hwiFormCnt[intNum];//中斷號計數(shù)器總數(shù)累加 *intCnt = *intCnt - 1; //@note_why 這里沒看明白為什么要 -1 #ifdef LOSCFG_CPUP_INCLUDE_IRQ //開啟查詢系統(tǒng)CPU的占用率的中斷 OsCpupIrqEnd(intNum);//記錄中斷處理時間完成時間 #endif } 解讀統(tǒng)一中斷處理函數(shù)是一個通過一個中斷號去找到注冊函數(shù)的過程,分四步走:
第一步:取號,這號是由中斷控制器的GICC_IAR寄存器提供的,這是一個專門保存當前中斷號的寄存器.
第二步:從注冊表g_hwiForm中查詢注冊函數(shù),同時取出參數(shù).
第三步:執(zhí)行函數(shù),也就是回調注冊函數(shù),分有參和無參兩種情況func(...),在中斷共享的情況下,注冊函數(shù)會指向下一個注冊函數(shù)pstNext,依次執(zhí)行回調函數(shù),這是中斷共享的實現(xiàn)細節(jié).
typedef struct tagHwiHandleForm { HWI_PROC_FUNC pfnHook; //中斷處理函數(shù) HWI_ARG_T uwParam; //中斷處理函數(shù)參數(shù) struct tagHwiHandleForm *pstNext; //節(jié)點,指向下一個中斷,用于共享中斷的情況 } HwiHandleForm;
第四步:銷號,本次中斷完成了就需要消除記錄,中斷控制器也有專門的銷號寄存器GICC_EOIR
另外的是一些統(tǒng)一數(shù)據(jù),每次中斷號處理內核都會記錄次數(shù),和耗時,以便定位/跟蹤/診斷問題.
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