添加: 12_INTx中断机制源码分析

IMX6ULL/doc_pic/10_PCI_PCIe/12_INTx中断机制源码分析.md

@@ -0,0 +1,275 @@
+## INTx中断机制源码分析
+
+参考资料：
+
+* 《PCI_SPEV_V3_0.pdf》6.8节
+* 《devicetree-specification-v0.2.pdf》
+
+开发板资料：
+
+* https://wiki.t-firefly.com/zh_CN/ROC-RK3399-PC-PLUS/
+
+本课程分析的文件：
+
+* `linux-4.4_rk3399\drivers\pci\host\pcie-rockchip.c`
+
+
+
+### 1. 配置空间
+
+无论是PCI设备还是PCIe设备，它们都可以在配置空间里声明：通过INTA#、INTB#、INTC#还是INTD#发出中断。
+
+![image-20220114152410023](pic/10_PCI_PCIe/98_pci_config_reg_for_int.png)
+
+配置空间有2个寄存器：Interrupt Pin、Interrupt Line，作用如下：
+
+* Interrupt Pin：用来表示本设备通过哪条引脚发出中断信号，取值如下
+
+  | Interrupt Pin取值 | 含义              |
+  | ----------------- | ----------------- |
+  | 0                 | 不需要中断引脚    |
+  | 1                 | 通过INTA#发出中断 |
+  | 2                 | 通过INTB#发出中断 |
+  | 3                 | 通过INTC#发出中断 |
+  | 4                 | 通过INTD#发出中断 |
+  | 5~0xff            | 保留              |
+
+* Interrupt Line：给软件使用的，PCI设备本身不使用该寄存器。软件可以写入中断相关的信息，比如在Linux系统中，可以把分配的virq(虚拟中断号)写入此寄存器。软件完全可以自己记录中断信息，没必要依赖这个寄存器。
+
+
+
+### 2. 扫描设备时分配中断号
+
+PCIe设备在硬件信息里表明自己可以发出哪个中断，比如INTA、INTB、INTC或INTD，这个中断要转换为中断号，我们编写的软件才可以为它注册中断处理函数。
+
+怎么得到中断号？下面只列出调用过程，后面再分析：
+
+```shell
+rockchip_pcie_probe
+    bus = pci_scan_root_bus(&pdev->dev, 0, &rockchip_pcie_ops, rockchip, &res);
+		pci_scan_root_bus_msi
+            pci_scan_child_bus
+            	pci_scan_slot
+            		dev = pci_scan_single_device(bus, devfn);
+						dev = pci_scan_device(bus, devfn);
+							struct pci_dev *dev;
+							dev = pci_alloc_dev(bus);
+							pci_setup_device
+                                pci_read_bases(dev, 6, PCI_ROM_ADDRESS);	
+                        pci_device_add(dev, bus);
+                        	pcibios_add_device(struct pci_dev *dev)
+                        		dev->irq = of_irq_parse_and_map_pci(dev, 0, 0);
+```
+
+
+
+解析出中断信息后，分配的中断号放在pci_dev的irq里面：
+
+```c
+pci_scan_single_device
+    pci_device_add
+    	pcibios_add_device(struct pci_dev *dev)
+    		dev->irq = of_irq_parse_and_map_pci(dev, 0, 0);
+```
+
+
+
+### 3. 使用INTx中断
+
+每个PCIe设备，在Linux内核里都对应一个pci_dev结构体：
+
+![image-20220119163438277](pic/10_PCI_PCIe/116_irq_in_pci_dev.png)
+
+
+
+可以为这个设备注册中断：
+
+```c
+request_irq(pci_dev->irq, ....);
+```
+
+
+
+### 4. PCIe中断树
+
+要分析PCIe设备中断号的分配过程，需要从RK3399的芯片资料开始学习。
+
+层级结构为：PCIe设备 => PCIe控制器 => GIC =>CPU
+
+![](pic/10_PCI_PCIe/102_pcie_intx_example.png)
+
+在设备树中：
+
+```shell
+       gic: interrupt-controller@fee00000 {
+                compatible = "arm,gic-v3";
+                #interrupt-cells = <4>;
+                #address-cells = <2>;
+                #size-cells = <2>;
+                ranges;
+                interrupt-controller;
+                /* 省略 */
+		};
+
+       pcie0: pcie@f8000000 {
+                compatible = "rockchip,rk3399-pcie";
+                #address-cells = <3>;
+                #size-cells = <2>;
+                aspm-no-l0s;
+                clocks = <&cru ACLK_PCIE>, <&cru ACLK_PERF_PCIE>,
+                         <&cru PCLK_PCIE>, <&cru SCLK_PCIE_PM>;
+                clock-names = "aclk", "aclk-perf",
+                              "hclk", "pm";
+                bus-range = <0x0 0x1f>;
+                max-link-speed = <1>;
+                linux,pci-domain = <0>;
+                msi-map = <0x0 &its 0x0 0x1000>;
+                interrupts = <GIC_SPI 49 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
+                             <GIC_SPI 50 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
+                             <GIC_SPI 51 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>;
+                interrupt-names = "sys", "legacy", "client";
+                #interrupt-cells = <1>;
+                interrupt-map-mask = <0 0 0 7>;
+                interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>,
+                                <0 0 0 2 &pcie0_intc 1>,
+                                <0 0 0 3 &pcie0_intc 2>,
+                                <0 0 0 4 &pcie0_intc 3>;
+	};
+```
+
+
+
+发出中断的过程：
+
+* 任何一个PCIe设备向PCIe控制器发出"Assert INTx"(x=A/B/C/D)这类TLP包
+* PCIe控制器就会向GIC发出第50号SPI中断
+* GIC再给CPU发出中断。
+
+中断的处理过程是反过来的：
+
+* CPU接收到中断，跳转到异常向量表处理代码，会调用GIC驱动
+* GIC：读取寄存器，得知发生的是SPI 50号中断，这个中断函数由PCIe控制器驱动提供
+* PCIe控制器：读取PCIe控制器的寄存器，分辨是INTA还是INTB、INTC、INTD，调用对应函数，这个函数由PCIe设备驱动程序提供
+* PCI设备：提供设备相关的驱动程序
+
+
+
+### 5. PCIe INTx中断映射过程
+
+文件：`drivers\pci\host\pcie-rockchip.c`
+
+#### 5.1 PCIe控制器支持的中断
+
+对于RK3399，PCIe控制器可以向GIC发出3个中断：sys、legacy、client：
+
+* sys：下图中Event ID为81，就是SPI 49号中断(81=32+49)，用来处理一些系统性的中断，比如电源状态、热拔插
+* legacy：用来处理PCIe设备发来的INTA/INTB/INTC/INTD中断
+* client：跟外接的PCIe设备通信时，可能会发送传输错误，用这个中断来处理
+
+![image-20220119154141375](pic/10_PCI_PCIe/113_rk3399_pcie_int.png)
+
+
+
+在设备树中，这3类中断如下定义：
+
+```shell
+       pcie0: pcie@f8000000 {
+       			/* 省略 */
+                interrupts = <GIC_SPI 49 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
+                             <GIC_SPI 50 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
+                             <GIC_SPI 51 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>;
+                interrupt-names = "sys", "legacy", "client";
+```
+
+
+
+#### 5.2 PCIe控制器注册中断
+
+![image-20220119154836003](pic/10_PCI_PCIe/114_rk3399_request_irq.png)
+
+
+
+为什么legacy中断的函数，不是使用`devm_request_irq`而是使用`irq_set_chained_handler_and_data`?
+
+因为发生legacy中断时，rockchip_pcie_legacy_int_handler函数要进一步分辨发生的是INTA还是INTB、INTC、INTD中断，然后处理。
+
+
+
+#### 5.3 PCIe设备中断号的分配
+
+##### 5.3.1 IRQ domain
+
+在设备树里，PCIe控制器的节点里有一个更下一级的中断控制器，这是一个虚拟的中断控制器：
+
+```shell
+          pcie0: pcie@f8000000 {
+          		#address-cells = <3>;
+          		#interrupt-cells = <1>;
+          		
+               	interrupt-map-mask = <0 0 0 7>;
+                interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>,
+                                <0 0 0 2 &pcie0_intc 1>,
+                                <0 0 0 3 &pcie0_intc 2>,
+                                <0 0 0 4 &pcie0_intc 3>;
+          
+                pcie0_intc: interrupt-controller {
+                        interrupt-controller;
+                        #address-cells = <0>;
+                        #interrupt-cells = <1>;
+                };                    
+          };
+```
+
+
+
+在代码里，对于`pcie0_intc`会创建出一个IRQ domain：
+
+![image-20220119163113022](pic/10_PCI_PCIe/115_rk3399_pcie_irq_domain.png)
+
+
+
+在设备树的`interrupt-map`里面就用到了这个子节点，也就是用到了对应的IRQ domain：
+
+```shell
+               	interrupt-map-mask = <0 0 0 7>;
+                interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>,
+                                <0 0 0 2 &pcie0_intc 1>,
+                                <0 0 0 3 &pcie0_intc 2>,
+                                <0 0 0 4 &pcie0_intc 3>;
+```
+
+
+
+
+
+##### 5.3.2 得到PCIe设备的中断号
+
+从PCIe设备得到的硬件中断信息，将会映射得到pcie0_intc，从它里面得到中断号。
+
+这会涉及`interrupt-map-mask`、`interrupt-map`，比较复杂，在视频里讲解。
+
+```shell
+pci_scan_single_device
+    pci_device_add
+    	pcibios_add_device(struct pci_dev *dev)
+    		dev->irq = of_irq_parse_and_map_pci(dev, 0, 0);
+
+of_irq_parse_and_map_pci
+	ret = of_irq_parse_pci(dev, &oirq);
+				rc = pci_read_config_byte(pdev, PCI_INTERRUPT_PIN, &pin);
+
+                out_irq->np = ppnode;
+                out_irq->args_count = 1;
+                out_irq->args[0] = pin;
+                laddr[0] = cpu_to_be32((pdev->bus->number << 16) | (pdev->devfn << 8));
+                laddr[1] = laddr[2] = cpu_to_be32(0);
+                rc = of_irq_parse_raw(laddr, out_irq);				
+	
+	return irq_create_of_mapping(&oirq);
+```
+
+
+
+
+
+

IMX6ULL/doc_pic/10_PCI_PCIe/13_GICv3_LPI机制.md

@@ -0,0 +1,45 @@
+## GICv3_LPI机制
+
+参考资料：
+
+* 《IHI0069G_gic_architecture_specification.pdf》第5章
+
+* [ARM GIC（六）gicv3架构-LPI](http://www.lujun.org.cn/?p=3921)
+
+
+
+
+### 1. LPI
+
+LPI有两种触发中断的方式：
+
+* 使用ITS把EventID 转换为LPI INTID，会用到"GITS_TRANSLATER"？
+* 使用GICR_SETLPIR直接转发LPI INTID
+
+
+
+#### 1.1 要使用ITS
+
+• GICR_INVLPIR.
+• GICR_INVALLR.
+• GICR_SYNCR.  
+
+![image-20220118094621265](pic/10_PCI_PCIe/110_lpi_with_its_block.png)
+
+#### 1.2 不使用ITS
+
+• GICR_SETLPIR.
+• GICR_CLRLPIR.  
+
+LPI支持多达8192个中断，这些中断的配置信息、挂起信息，都要保存在内存里。因为寄存器可没那么大空间。
+
+![image-20220118094730343](pic/10_PCI_PCIe/111_lpi_without_its_block.png)
+
+
+
+### 2. ITS
+
+#### 2.1 ITS tables  
+
+#### 2.2 Device table  
+

README.md

@@ -451,7 +451,11 @@ git clone https://e.coding.net/weidongshan/linux/doc_and_source_for_drivers.git
   ```shell
   11_INTx_MSI_MSIX三种中断机制分析
   ```
+* 2022.01.20 发布"PCI和PCIe子系统"
 
+  ```shell
+  12_INTx中断机制源码分析
+  ```
 ## 6. 联系方式
 
 * 官网：http://www.100ask.net

STM32MP157/doc_pic/10_PCI_PCIe/12_INTx中断机制源码分析.md

@@ -0,0 +1,275 @@
+## INTx中断机制源码分析
+
+参考资料：
+
+* 《PCI_SPEV_V3_0.pdf》6.8节
+* 《devicetree-specification-v0.2.pdf》
+
+开发板资料：
+
+* https://wiki.t-firefly.com/zh_CN/ROC-RK3399-PC-PLUS/
+
+本课程分析的文件：
+
+* `linux-4.4_rk3399\drivers\pci\host\pcie-rockchip.c`
+
+
+
+### 1. 配置空间
+
+无论是PCI设备还是PCIe设备，它们都可以在配置空间里声明：通过INTA#、INTB#、INTC#还是INTD#发出中断。
+
+![image-20220114152410023](pic/10_PCI_PCIe/98_pci_config_reg_for_int.png)
+
+配置空间有2个寄存器：Interrupt Pin、Interrupt Line，作用如下：
+
+* Interrupt Pin：用来表示本设备通过哪条引脚发出中断信号，取值如下
+
+  | Interrupt Pin取值 | 含义              |
+  | ----------------- | ----------------- |
+  | 0                 | 不需要中断引脚    |
+  | 1                 | 通过INTA#发出中断 |
+  | 2                 | 通过INTB#发出中断 |
+  | 3                 | 通过INTC#发出中断 |
+  | 4                 | 通过INTD#发出中断 |
+  | 5~0xff            | 保留              |
+
+* Interrupt Line：给软件使用的，PCI设备本身不使用该寄存器。软件可以写入中断相关的信息，比如在Linux系统中，可以把分配的virq(虚拟中断号)写入此寄存器。软件完全可以自己记录中断信息，没必要依赖这个寄存器。
+
+
+
+### 2. 扫描设备时分配中断号
+
+PCIe设备在硬件信息里表明自己可以发出哪个中断，比如INTA、INTB、INTC或INTD，这个中断要转换为中断号，我们编写的软件才可以为它注册中断处理函数。
+
+怎么得到中断号？下面只列出调用过程，后面再分析：
+
+```shell
+rockchip_pcie_probe
+    bus = pci_scan_root_bus(&pdev->dev, 0, &rockchip_pcie_ops, rockchip, &res);
+		pci_scan_root_bus_msi
+            pci_scan_child_bus
+            	pci_scan_slot
+            		dev = pci_scan_single_device(bus, devfn);
+						dev = pci_scan_device(bus, devfn);
+							struct pci_dev *dev;
+							dev = pci_alloc_dev(bus);
+							pci_setup_device
+                                pci_read_bases(dev, 6, PCI_ROM_ADDRESS);	
+                        pci_device_add(dev, bus);
+                        	pcibios_add_device(struct pci_dev *dev)
+                        		dev->irq = of_irq_parse_and_map_pci(dev, 0, 0);
+```
+
+
+
+解析出中断信息后，分配的中断号放在pci_dev的irq里面：
+
+```c
+pci_scan_single_device
+    pci_device_add
+    	pcibios_add_device(struct pci_dev *dev)
+    		dev->irq = of_irq_parse_and_map_pci(dev, 0, 0);
+```
+
+
+
+### 3. 使用INTx中断
+
+每个PCIe设备，在Linux内核里都对应一个pci_dev结构体：
+
+![image-20220119163438277](pic/10_PCI_PCIe/116_irq_in_pci_dev.png)
+
+
+
+可以为这个设备注册中断：
+
+```c
+request_irq(pci_dev->irq, ....);
+```
+
+
+
+### 4. PCIe中断树
+
+要分析PCIe设备中断号的分配过程，需要从RK3399的芯片资料开始学习。
+
+层级结构为：PCIe设备 => PCIe控制器 => GIC =>CPU
+
+![](pic/10_PCI_PCIe/102_pcie_intx_example.png)
+
+在设备树中：
+
+```shell
+       gic: interrupt-controller@fee00000 {
+                compatible = "arm,gic-v3";
+                #interrupt-cells = <4>;
+                #address-cells = <2>;
+                #size-cells = <2>;
+                ranges;
+                interrupt-controller;
+                /* 省略 */
+		};
+
+       pcie0: pcie@f8000000 {
+                compatible = "rockchip,rk3399-pcie";
+                #address-cells = <3>;
+                #size-cells = <2>;
+                aspm-no-l0s;
+                clocks = <&cru ACLK_PCIE>, <&cru ACLK_PERF_PCIE>,
+                         <&cru PCLK_PCIE>, <&cru SCLK_PCIE_PM>;
+                clock-names = "aclk", "aclk-perf",
+                              "hclk", "pm";
+                bus-range = <0x0 0x1f>;
+                max-link-speed = <1>;
+                linux,pci-domain = <0>;
+                msi-map = <0x0 &its 0x0 0x1000>;
+                interrupts = <GIC_SPI 49 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
+                             <GIC_SPI 50 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
+                             <GIC_SPI 51 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>;
+                interrupt-names = "sys", "legacy", "client";
+                #interrupt-cells = <1>;
+                interrupt-map-mask = <0 0 0 7>;
+                interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>,
+                                <0 0 0 2 &pcie0_intc 1>,
+                                <0 0 0 3 &pcie0_intc 2>,
+                                <0 0 0 4 &pcie0_intc 3>;
+	};
+```
+
+
+
+发出中断的过程：
+
+* 任何一个PCIe设备向PCIe控制器发出"Assert INTx"(x=A/B/C/D)这类TLP包
+* PCIe控制器就会向GIC发出第50号SPI中断
+* GIC再给CPU发出中断。
+
+中断的处理过程是反过来的：
+
+* CPU接收到中断，跳转到异常向量表处理代码，会调用GIC驱动
+* GIC：读取寄存器，得知发生的是SPI 50号中断，这个中断函数由PCIe控制器驱动提供
+* PCIe控制器：读取PCIe控制器的寄存器，分辨是INTA还是INTB、INTC、INTD，调用对应函数，这个函数由PCIe设备驱动程序提供
+* PCI设备：提供设备相关的驱动程序
+
+
+
+### 5. PCIe INTx中断映射过程
+
+文件：`drivers\pci\host\pcie-rockchip.c`
+
+#### 5.1 PCIe控制器支持的中断
+
+对于RK3399，PCIe控制器可以向GIC发出3个中断：sys、legacy、client：
+
+* sys：下图中Event ID为81，就是SPI 49号中断(81=32+49)，用来处理一些系统性的中断，比如电源状态、热拔插
+* legacy：用来处理PCIe设备发来的INTA/INTB/INTC/INTD中断
+* client：跟外接的PCIe设备通信时，可能会发送传输错误，用这个中断来处理
+
+![image-20220119154141375](pic/10_PCI_PCIe/113_rk3399_pcie_int.png)
+
+
+
+在设备树中，这3类中断如下定义：
+
+```shell
+       pcie0: pcie@f8000000 {
+       			/* 省略 */
+                interrupts = <GIC_SPI 49 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
+                             <GIC_SPI 50 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
+                             <GIC_SPI 51 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>;
+                interrupt-names = "sys", "legacy", "client";
+```
+
+
+
+#### 5.2 PCIe控制器注册中断
+
+![image-20220119154836003](pic/10_PCI_PCIe/114_rk3399_request_irq.png)
+
+
+
+为什么legacy中断的函数，不是使用`devm_request_irq`而是使用`irq_set_chained_handler_and_data`?
+
+因为发生legacy中断时，rockchip_pcie_legacy_int_handler函数要进一步分辨发生的是INTA还是INTB、INTC、INTD中断，然后处理。
+
+
+
+#### 5.3 PCIe设备中断号的分配
+
+##### 5.3.1 IRQ domain
+
+在设备树里，PCIe控制器的节点里有一个更下一级的中断控制器，这是一个虚拟的中断控制器：
+
+```shell
+          pcie0: pcie@f8000000 {
+          		#address-cells = <3>;
+          		#interrupt-cells = <1>;
+          		
+               	interrupt-map-mask = <0 0 0 7>;
+                interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>,
+                                <0 0 0 2 &pcie0_intc 1>,
+                                <0 0 0 3 &pcie0_intc 2>,
+                                <0 0 0 4 &pcie0_intc 3>;
+          
+                pcie0_intc: interrupt-controller {
+                        interrupt-controller;
+                        #address-cells = <0>;
+                        #interrupt-cells = <1>;
+                };                    
+          };
+```
+
+
+
+在代码里，对于`pcie0_intc`会创建出一个IRQ domain：
+
+![image-20220119163113022](pic/10_PCI_PCIe/115_rk3399_pcie_irq_domain.png)
+
+
+
+在设备树的`interrupt-map`里面就用到了这个子节点，也就是用到了对应的IRQ domain：
+
+```shell
+               	interrupt-map-mask = <0 0 0 7>;
+                interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>,
+                                <0 0 0 2 &pcie0_intc 1>,
+                                <0 0 0 3 &pcie0_intc 2>,
+                                <0 0 0 4 &pcie0_intc 3>;
+```
+
+
+
+
+
+##### 5.3.2 得到PCIe设备的中断号
+
+从PCIe设备得到的硬件中断信息，将会映射得到pcie0_intc，从它里面得到中断号。
+
+这会涉及`interrupt-map-mask`、`interrupt-map`，比较复杂，在视频里讲解。
+
+```shell
+pci_scan_single_device
+    pci_device_add
+    	pcibios_add_device(struct pci_dev *dev)
+    		dev->irq = of_irq_parse_and_map_pci(dev, 0, 0);
+
+of_irq_parse_and_map_pci
+	ret = of_irq_parse_pci(dev, &oirq);
+				rc = pci_read_config_byte(pdev, PCI_INTERRUPT_PIN, &pin);
+
+                out_irq->np = ppnode;
+                out_irq->args_count = 1;
+                out_irq->args[0] = pin;
+                laddr[0] = cpu_to_be32((pdev->bus->number << 16) | (pdev->devfn << 8));
+                laddr[1] = laddr[2] = cpu_to_be32(0);
+                rc = of_irq_parse_raw(laddr, out_irq);				
+	
+	return irq_create_of_mapping(&oirq);
+```
+
+
+
+
+
+

STM32MP157/doc_pic/10_PCI_PCIe/13_GICv3_LPI机制.md

@@ -0,0 +1,45 @@
+## GICv3_LPI机制
+
+参考资料：
+
+* 《IHI0069G_gic_architecture_specification.pdf》第5章
+
+* [ARM GIC（六）gicv3架构-LPI](http://www.lujun.org.cn/?p=3921)
+
+
+
+
+### 1. LPI
+
+LPI有两种触发中断的方式：
+
+* 使用ITS把EventID 转换为LPI INTID，会用到"GITS_TRANSLATER"？
+* 使用GICR_SETLPIR直接转发LPI INTID
+
+
+
+#### 1.1 要使用ITS
+
+• GICR_INVLPIR.
+• GICR_INVALLR.
+• GICR_SYNCR.  
+
+![image-20220118094621265](pic/10_PCI_PCIe/110_lpi_with_its_block.png)
+
+#### 1.2 不使用ITS
+
+• GICR_SETLPIR.
+• GICR_CLRLPIR.  
+
+LPI支持多达8192个中断，这些中断的配置信息、挂起信息，都要保存在内存里。因为寄存器可没那么大空间。
+
+![image-20220118094730343](pic/10_PCI_PCIe/111_lpi_without_its_block.png)
+
+
+
+### 2. ITS
+
+#### 2.1 ITS tables  
+
+#### 2.2 Device table  
+