add 08_Interrupt/14,15

STM32MP157/doc_pic/08_Interrupt/14_两类中断控制器处理流程_链式和层级.md

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+## 两类中断控制器处理流程_链式和层级
+
+参考资料：
+
+* [linux kernel的中断子系统之（七）：GIC代码分析](http://www.wowotech.net/irq_subsystem/gic_driver.html)
+
+* Linux 4.9.88内核源码
+
+  * `Linux-4.9.88\drivers\gpio\gpio-mxc.c`
+  * `Linux-4.9.88\arch\arm\boot\dts\imx6ull.dtsi`
+
+* Linux 5.4内核源码
+  
+  * `Linux-5.4\drivers\pinctrl\stm32\pinctrl-stm32mp157.c`
+  * `Linux-5.4\drivers\irqchip\irq-stm32-exti.c`
+  * `Linux-5.4\arch\arm\boot\dts\stm32mp151.dtsi`
+  
+  
+
+### 1. 下级中断控制器的类别
+
+在后续课程中我们把GIC之下的中断控制器分为两类：链式(chained)、层级(hierarchy)。
+
+这个分类并没有官方定义，是我们根据代码概括出来的(Linux内核本来就缺乏文档)。
+
+![image-20210703091444149](pic/08_Interrupt/073_two_type_intc.png)
+
+
+
+#### 1.1 链式中断控制器(chained)
+
+上图中，左边的"chained intc"就是链式中断控制器。
+
+它底下的4个中断触发时，都会导致GIC的33号中断被触发。
+
+处理中断时，需要**分辨**：是谁触发了GIC 33号中断？这需要读取"chained intc"中的寄存器。
+
+
+
+#### 1.2 层级中断控制器(hierarchy)
+
+上图中，右边边的"hierarchy intc"就是链式中断控制器。
+
+它底下的4个中断，跟GIC中的4个中断一一对应。
+
+处理GIC 100~103号中断时，不需要读取"hierarchy intc"的寄存器来**分辨**是谁触发了中断。
+
+
+
+### 2. 链式中断控制器的处理流程
+
+下图中：
+
+* handleA、irq_dataA由GIC驱动提供
+* handleB、irq_dataB由GPIO驱动提供
+* handleC也是GPIO驱动提供
+
+![image-20210627235754147](pic/08_Interrupt/072_chained_intc.png)
+
+* 假设GPIO模块下有4个引脚，都可以产生中断，都连接到GIC的33号中断
+* GPIO就是一个链式中断控制器，它底下有4个中断
+* 对于GPIO模块中0~3这四个hwirq，分配四个irq_desc
+  * 可以一下子分配4个：legacy，老方法
+  * 也可以用到时再分配：linear，新方法
+* 假设这4个irq_desc的序号为100~103，在GPIO domain中记录(0,100) (1,101)(2,102) (3,103)
+* 对于KEY，注册中断时就是：`request_irq(102, ...)`
+* 按下KEY时：
+  * 程序从GIC中读取寄存器知道发生了33号中断，通过GIC irq_domain可以知道virq为17
+  * 处理virq 17号中断：调用irq_desc[17].handle_irq，即handleB
+    * mask/ack中断: 调用irq_desc[17].irq_data->irq_chip的函数，即irq_dataA
+    * 细分中断源、处理
+      * 读取GPIO寄存器，确定是GPIO里2号引脚发生中断
+      * 通过GPIO irq_domain可以知道virq为102
+      * 处理virq 102号中断：调用irq_desc[102].handle_irq，即handleC
+        * mask/ack中断: 调用irq_desc[102].irq_data->irq_chip的函数
+        * 调用irq_desc[102].action链表中用户注册的函数
+        * unmask中断: 调用irq_desc[102].irq_data->irq_chip的函数
+    * unmask中断: 调用irq_desc[17].irq_data->irq_chip的函数
+
+### 3. 层级中断控制器的处理流程
+
+下图中：
+
+* handleA、irq_dataA由GIC驱动提供
+* irq_dataB由GPIO驱动提供，不需要handleB
+
+![image-20210703101721943](pic/08_Interrupt/074_hierarchy_intc.png)
+
+* 假设GPIO模块下有4个引脚，都可以产生中断，分别链接到GIC的100~103号中断
+* GPIO就是一个层级中断控制器
+* 对于GPIO模块中0~3这四个hwirq，分配四个irq_desc，用到时再分配
+* 假设这4个irq_desc的序号为234~237
+  * 在GIC domain中记录(100,234) (101,235)(102,236) (103,237)
+  * 在GPIO domain中记录(0,234) (1,235)(2,236) (3,237)
+* 对于KEY，注册中断时就是：`request_irq(236, ...)`
+* 按下KEY时：
+  * 程序从GIC中读取寄存器知道发生了102号中断，通过GIC irq_domain可以知道virq为236
+  * 处理virq 236号中断：调用irq_desc[236].handle_irq，即handleA
+    * mask/ack中断: 
+      * 调用irq_desc[236].irq_data->irq_chip的函数，即irq_dataB
+        * 它会调用父级irq_dataA->irq_chip的函数
+    * 调用irq_desc[236].action链表中用户注册的函数
+    * unmask中断: 
+      * 调用irq_desc[236].irq_data->irq_chip的函数，即irq_dataB
+        * 它会调用父级irq_dataA->irq_chip的函数
+
+### 4. 处理流程对比
+
+![image-20210703114531760](pic/08_Interrupt/075_compare_intc.png)

STM32MP157/doc_pic/08_Interrupt/15_链式中断控制器驱动程序编写.md

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+## 链式中断控制器驱动程序编写
+
+参考资料：
+
+* [linux kernel的中断子系统之（七）：GIC代码分析](http://www.wowotech.net/irq_subsystem/gic_driver.html)
+
+* Linux 4.9.88内核源码
+
+  * `Linux-4.9.88\drivers\gpio\gpio-mxc.c`
+  * `Linux-4.9.88\arch\arm\boot\dts\imx6ull.dtsi`
+
+* Linux 5.4内核源码
+  
+  * `Linux-5.4\drivers\pinctrl\stm32\pinctrl-stm32mp157.c`
+  * `Linux-5.4\drivers\irqchip\irq-stm32-exti.c`
+  * `Linux-5.4\arch\arm\boot\dts\stm32mp151.dtsi`
+  
+
+* 本节视频源码在GIT仓库里
+
+  ```shell
+  doc_and_source_for_drivers\IMX6ULL\source\08_Interrupt\03_virtual_int_controller_legacy
+  doc_and_source_for_drivers\STM32MP157\source\A7\08_Interrupt\03_virtual_int_controller_legacy
+  ```
+
+  
+
+### 1. 链式中断控制器的重要函数和结构体
+
+#### 1.1 回顾处理流程
+
+为方便描述，假设下级的链式中断控制器就是GPIO控制器。
+
+![image-20210630171229980](pic/08_Interrupt/071_importan_function.png)
+
+沿着中断的处理流程，GIC之下的中断控制器涉及这4个重要部分：handleB、GPIO Domain、handleC、irq_chip
+
+* **handleB**：处理GIC 33号中断，handleB由GPIO驱动提供
+
+  * 屏蔽GIC 33号中断：调用irq_dataA的irq_chip的函数，irq_dataA由GIC驱动提供
+  * 细分并处理某个GPIO中断：
+    * 读取GPIO寄存器得到hwirq，通过**GPIO Domain**转换为virq，假设是102
+    * 调用irq_desc[102].handle_irq，即handleC
+  * 清除GIC 33号中断：调用irq_dataA的irq_chip的函数，由GIC驱动提供
+
+* **handleC**：处理GPIO 2号中断，handleC由GPIO驱动提供
+
+  * 屏蔽GPIO 2号中断：调用irq_dataB的**irq_chip**的函数，由GPIO驱动提供
+  * 处理：调用actions链表中用户注册的函数
+  * 清除GPIO 2号中断：调用irq_dataB的irq_chip的函数，由GPIO驱动提供
+
+
+
+
+#### 1.2 irq_domain的核心作用
+
+怎么把handleB、GPIO Domain、handleC、irq_chip这4个结构体组织起来，irq_domain是核心。
+
+我们从使用中断的流程来讲解。
+
+* 在设备树里指定使用哪个中断
+
+  ```shell
+      gpio_keys_100ask {
+          compatible = "100ask,gpio_key";
+  		interrupt-parent = <&gpio5>;
+  		interrupts = <3 IRQ_TYPE_EDGE_BOTH>,
+      };
+  ```
+
+* 内核解析、处理设备树的中断信息
+
+  * 根据`interrupt-parent`找到驱动程序注册的irq_domain
+  * 使用irq_domain.ops中的translate或xlate函数解析设备树，得到hwirq和type
+  
+  * 分配/找到irq_desc，得到virq
+    * 把(hwirq, virq)的关系存入irq_domain
+    * 把virq存入platform_device的resource中
+  * 使用irq_domain.ops中的alloc或map函数进行设置
+    * 可能是替换irq_desc[virq].handle_irq函数
+    * 可能是替换irq_desc[virq].irq_data，里面有irq_chip
+
+* 用户的驱动程序注册中断
+  
+  * 从platform_device的resource中得到中断号virq
+  * request_irq(virq, ..., func)
+  
+* 发生中断、处理中断：处理流程见上面。
+  
+  
+  
+### 2. 硬件模型
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+  内核中有各类中断控制器的驱动程序，它们涉及的硬件过于复杂，从这些杂乱的代码中去讲清楚中断体系，比较难。
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+  我们实现一些虚拟的中断控制器，如下图所示。
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+  实际板子中，我们可以通过按键触发中断。
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+  对于这些虚拟的中断控制器，我们没有真实按键，通过devmem指令写GIC的PENDING寄存器触发中断。
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+  ![image-20210703133953035](pic/08_Interrupt/076_virtual_intc_hardware.png)
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+###  3. 编程
+
+会涉及2个驱动程序：虚拟的中断控制器驱动程序，按键驱动程序，以及对应的设备树。
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