linux中断子系统(一) - 注册系统中断处理函数

重要的宏

内核中使用宏MACHINE_START、MACHINE_END来定义一个machine_desc结构，machine_desc中定义了：机器类型，起始I/O物理地址，bootloader传入的参数地址，中断初始化函数，I/O映射函数等，在文件arch/arm/mach-s3c2440/mach-mini2440.c中

MACHINE_START(MINI2440, "FriendlyARM Mini2440 development board")
    .phys_io    = S3C2410_PA_UART,
    .io_pg_offst    = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,
    .boot_params    = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,

    .init_irq   = s3c24xx_init_irq,
    .map_io     = mini2440_map_io,
    .init_machine   = mini2440_machine_init,
    .timer      = &s3c24xx_timer,
MACHINE_END

找到宏MACHINE_START定义原型在arch/arm/include/asm/mach/arch.h中

/*
 * Set of macros to define architecture features.  This is built into
 * a table by the linker.
 */
#define MACHINE_START(_type,_name)          \
static const struct machine_desc __mach_desc_##_type    \
 __used                         \
 __attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {    \
    .nr     = MACH_TYPE_##_type,        \
    .name       = _name,

#define MACHINE_END             \
};

可以看出，所有的machine_desc结构体都处于”.arch.info.init”段中，根据链接脚本arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S，这些machine_desc结构体被链接到起始地址为__arch_info_begin，结束地址为__arch_info_end的地方。

s3c24xx_init_irq

MACHINE_SATRT和MACHINE_END宏定义中有个初始化中断的函数s3c24xx_init_irq，定义在arch/arm/plat-s3c24xx/irq.c文件中

void __init s3c24xx_init_irq(void)
{
/* first, clear all interrupts pending... */
...
/* register the main interrupts */
for (irqno = IRQ_EINT4t7; irqno <= IRQ_ADCPARENT; irqno++) {
        /* set all the s3c2410 internal irqs */
        switch (irqno) {
        /* deal with the special IRQs (cascaded) */
        case IRQ_EINT4t7:
        case IRQ_EINT8t23:
        case IRQ_UART0:
        case IRQ_UART1:
        case IRQ_UART2:
        case IRQ_ADCPARENT:
            set_irq_chip(irqno, &s3c_irq_level_chip);
            set_irq_handler(irqno, handle_level_irq);
            break;

        default:
            set_irq_chip(irqno, &s3c_irq_chip);
            set_irq_handler(irqno, handle_edge_irq);
            set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
        }
    }

    /* setup the cascade irq handlers */
    set_irq_chained_handler(IRQ_EINT4t7, s3c_irq_demux_extint4t7);
    set_irq_chained_handler(IRQ_EINT8t23, s3c_irq_demux_extint8);
    set_irq_chained_handler(IRQ_UART0, s3c_irq_demux_uart0);
    set_irq_chained_handler(IRQ_UART1, s3c_irq_demux_uart1);
    set_irq_chained_handler(IRQ_UART2, s3c_irq_demux_uart2);
    set_irq_chained_handler(IRQ_ADCPARENT, s3c_irq_demux_adc);

    /* external interrupts */
    for (irqno = IRQ_EINT0; irqno <= IRQ_EINT3; irqno++) {
        irqdbf("registering irq %d (ext int)\n", irqno);
        set_irq_chip(irqno, &s3c_irq_eint0t4);
        set_irq_handler(irqno, handle_edge_irq);
        set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
    }

    for (irqno = IRQ_EINT4; irqno <= IRQ_EINT23; irqno++) {
        irqdbf("registering irq %d (extended s3c irq)\n", irqno);
        set_irq_chip(irqno, &s3c_irqext_chip);
        set_irq_handler(irqno, handle_edge_irq);
        set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
    }

    /* register the uart interrupts */
    irqdbf("s3c2410: registering external interrupts\n");
    for (irqno = IRQ_S3CUART_RX0; irqno <= IRQ_S3CUART_ERR0; irqno++) {
        irqdbf("registering irq %d (s3c uart0 irq)\n", irqno);
        set_irq_chip(irqno, &s3c_irq_uart0);
        set_irq_handler(irqno, handle_level_irq);
        set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
    }

    for (irqno = IRQ_S3CUART_RX1; irqno <= IRQ_S3CUART_ERR1; irqno++) {
        irqdbf("registering irq %d (s3c uart1 irq)\n", irqno);
        set_irq_chip(irqno, &s3c_irq_uart1);
        set_irq_handler(irqno, handle_level_irq);
        set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
    }

    for (irqno = IRQ_S3CUART_RX2; irqno <= IRQ_S3CUART_ERR2; irqno++) {
        irqdbf("registering irq %d (s3c uart2 irq)\n", irqno);
        set_irq_chip(irqno, &s3c_irq_uart2);
        set_irq_handler(irqno, handle_level_irq);
        set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
    }

    for (irqno = IRQ_TC; irqno <= IRQ_ADC; irqno++) {
        irqdbf("registering irq %d (s3c adc irq)\n", irqno);
        set_irq_chip(irqno, &s3c_irq_adc);
        set_irq_handler(irqno, handle_edge_irq);
        set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
    }

    irqdbf("s3c2410: registered interrupt handlers\n");
}

对于系统中断的注册，基本就3个函数，后面有文章会详细描述：
set_irq_chip
set_irq_handler
set_irq_chained_handler

以上已经注册了从EINT0开始到INT_ADC的所有中断的系统中断处理函数，另外因为EINT4_7, EINT8_23, INT_UART0, INT_UART1, INT_UART2, INT_ADC还包含子中断，所以他们除了本身要设置系统中断处理函数外，还要设置级联中断处理函数和子中断的系统中断处理函数。

可以看出
a. 对于单一中断，系统中断处理函数注册的一般形式为：
set_irq_chip(irqno, &s3c_irq_chip);
set_irq_handler(irqno, handle_edge_irq);
set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
b. 对于包含子中断的情况，系统中断处理函数的注册的一般形式：
1) 父中断本身要设置系统中断处理函数
set_irq_chip(IRQ_UART0, &s3c_irq_level_chip);
set_irq_handler(IRQ_UART0, handle_level_irq);
2) 父中断设置级联中断处理函数
set_irq_chained_handler(IRQ_UART0, s3c_irq_demux_uart0);
3) 子中断设置系统中断处理函数
for (irqno = IRQ_S3CUART_RX0; irqno <= IRQ_S3CUART_ERR0; irqno++) {
set_irq_chip(irqno, &s3c_irq_uart0);
set_irq_handler(irqno, handle_level_irq);
set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
}
实际上，b中step2设置级联中断处理函数已经将b中step1设置的系统中断处理函数给覆盖掉了，他们都是赋值给desc->handle_irq的。所以当父中断来了之后，首先执行的是级联中断处理函数，在级联中断处理函数中根据子中断的情况进行分发，执行对应的子中断系统处理函数。

系统起来何时调用s3c24xx_init_irq

start_kernel
    setup_arch(&command_line); (arch/arm/kernel/setup.c)
        mdesc = setup_machine(machine_arch_type);
                    lookup_machine_type//寻找特定mdesc
        init_arch_irq = mdesc->init_irq;//使用mdesc->init_irq初始化函数指针init_arch_irq
    ...
    early_irq_init  (kernel/irq/handle.c)
    init_IRQ    (与特定体系结构相关，在arch/arm/kernel/irq.c中)
        init_arch_irq

函数指针void (*init_arch_irq)(void) __initdata = NULL;
在setup_arch函数中被初始化为mdesc->init_irq（所以这个init_arch_irq归根到底就是上面的s3c24xx_init_irq），在init_IRQ函数中被调用。

至于在setup_arch函数中lookup_machine_type如何找到特定的struct machine_desc的呢? 在arch/arm/kernel/head-common.S中定义：

__lookup_machine_type:
    adr r3, 4b
    ldmia   r3, {r4, r5, r6}
    sub r3, r3, r4          @ get offset between virt&phys
    add r5, r5, r3          @ convert virt addresses to
    add r6, r6, r3          @ physical address space
1:  ldr r3, [r5, #MACHINFO_TYPE]    @ get machine type
    teq r3, r1              @ matches loader number?
    beq 2f              @ found
    add r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC    @ next machine_desc
    cmp r5, r6
    blo 1b
    mov r5, #0              @ unknown machine
2:  mov pc, lr
ENDPROC(__lookup_machine_type)

根据uboot中传来的在r1寄存器中的机器类型ID和链接在.arch.info.init段中的machine_desc结构中的成员nr作比较，如果相等，表示找到了匹配的machine_desc结构，于是返回machine_desc的地址（存于r5中），如果__arch_info_begin到__arch_info_end之间的所有nr成员都不等于r1寄存器，则返回0（存于r5中）。