第二十三节、设备树中的中断节点以及相关的中断函数
本节用于介绍设备树中的中断节点以及相关的中断函数
一、设备树中的中断节点。
如果一个设备需要用到中断功能，开发人员就需要在设备树中配置好中断属性信息，因为设备树是用来描述硬件信息的，然后Linux内核通过设备树配置的中断属性来配置中断功能。
设备树中断的参考绑定文档：
Documentation/devicetree/bindings/arm/gic.txt或者
Documentation/devicetree/bindings/interrupt-controller/arm,gic.txt中断实际上是非常复杂的，但是作为开发人员，我们只需要关系怎么在设备树中指定中断，怎么在代码中获得中断就可以。其他的事情，比如设备树中的中断控制器，这些都是由原厂的BSP工程师帮我们写好了，我们不需要来修改他。
比如，在fsl-ls1046a.dtsi文件，其中的gic节点就是ls1046a的中断控制器节点，如下图所示：
gic: interrupt-controller@1400000 {
compatible = "arm,gic-400";
#interrupt-cells = <3>;<----------------表示它的子节点使用3个cells来描述一个中断
interrupt-controller;<------------------表示这是一个中断控制器
reg = <0x0 0x1410000 0 0x10000>, /* GICD */
<0x0 0x1420000 0 0x20000>, /* GICC */
<0x0 0x1440000 0 0x20000>, /* GICH */
<0x0 0x1460000 0 0x20000>; /* GICV */
interrupts = <GIC_PPI 9 (GIC_CPU_MASK_RAW(0xf) |
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW)>;
};比如，对于GPIO来说，GPIO的节点也可以作为中断控制器，在fsl-ls1046a.dtsi文件中GPlO0的节点内容如下图所示：
gpio0: gpio@2300000 {
compatible = "fsl,qoriq-gpio";
reg = <0x0 0x2300000 0x0 0x10000>;
interrupts = <GIC_SPI 66 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;<----使用了3个cells
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;
interrupt-controller;<------------表示这是一个中断控制器
#interrupt-cells = <2>;<----------表示它的子节点使用2个cells来描述一个中断，如果外设使用gpio0来做中断，就用2个cells
};其中：
interrupts = <GIC_SPI 66 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
//值的含义：
//GIC_SPI：共享外设的中断
//66：中断号，对于gpio0组中的32个GPIO来说，它们都使用的这一个中断号
//IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH：中断的类型
-----------------------------------------------------------------
中断一共有三种类型：
PPI（Private Peripheral Interrupt）：某个CPU私有外设的中断，这类外设的中断只能发给绑定的那个CPU。
SPI（Shared Peripheral Interrupt）：共享外设的中断，这类外设的中断可以路由到任何一个CPU。
SGI（Software Generated Interrupt）：软件产生的中断，可以用于多核的核间通信，一个CPU可以通过写GIC的寄存器给另外一个CPU产生中断。多核调度用的IPI_WAKEUP、IPI_TIMER、IPI_RESCHEDULE、IPI_CALL_FUNC、IPI_CALL_FUNC_SINGLE、IPI_CPU_STOP、IPI_IRQ_WORK、IPI_COMPLETION都是由SGI产生的。这些工作都是由原厂的BSP工程师来帮我们写好的，并不需要我们来写。除非将来你有机会去原厂工作，否则我们不会从头开始写一个设备树文件的。分工是非常明确的，我们需要关注的点是怎么在设备树里面描述一个外设的中断节点，我们来看一个例子。
key {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
status = "okay";
compatible = "key";
/*
pinctrl-name = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_key>;
*/
gpios = <&gpio0 28 0>;
interrupt-parent = <&gpio0>;
interrupts = <28 IRQ_TYPE_EDGE_BOTH>;
};在这个例子中，我们先把这个引脚设置为了gpio功能（有的平台需要使用pinctrl和gpio子系统），因为我们在使用中断的时候需要把引脚设置成输入。然后使用interrupt-parent和interrupts 属性来描述中断。interrupt-parent的属性值是gpio0，也就是他的要使用gpio0这个中断控制器，为什么是gpio0呢，因为我们的引脚使用的是gpio0里面的io28，所以我们使用的是gpio0这个中断控制器。interrupts属性设置的是中断源，为什么里面是2个cells呢，因为我们在gpio0这个中断控制器里面#interrupt-cells的值为2，参照前面的代码示例中的内容。
其中
interrupts = <28 IRQ_TYPE_EDGE_BOTH>;
//值的含义：
//28表示GPI00组的28号IO
//IRQ_TYPE_EDGE_BOTH表示上升沿和下降沿同时有效中断类型的定义
文件位置路径：include/linux/irq.h
enum {
IRQ_TYPE_NONE = 0x00000000,
IRQ_TYPE_EDGE_RISING = 0x00000001,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING = 0x00000002,
IRQ_TYPE_EDGE_BOTH = (IRQ_TYPE_EDGE_FALLING | IRQ_TYPE_EDGE_RISING),
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH = 0x00000004,
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW = 0x00000008,
IRQ_TYPE_LEVEL_MASK = (IRQ_TYPE_LEVEL_LOW | IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH),
IRQ_TYPE_SENSE_MASK = 0x0000000f,
IRQ_TYPE_DEFAULT = IRQ_TYPE_SENSE_MASK,
IRQ_TYPE_PROBE = 0x00000010,
IRQ_LEVEL = (1 << 8),
IRQ_PER_CPU = (1 << 9),
IRQ_NOPROBE = (1 << 10),
IRQ_NOREQUEST = (1 << 11),
IRQ_NOAUTOEN = (1 << 12),
IRQ_NO_BALANCING = (1 << 13),
IRQ_MOVE_PCNTXT = (1 << 14),
IRQ_NESTED_THREAD = (1 << 15),
IRQ_NOTHREAD = (1 << 16),
IRQ_PER_CPU_DEVID = (1 << 17),
IRQ_IS_POLLED = (1 << 18),
IRQ_DISABLE_UNLAZY = (1 << 19),
};所以我们在设备树里面配置中断的时候只需要两个步骤即可，第一个步骤是把管脚设置为gpio功能。第二个步骤是使用interrupt-parent和interrupts属性来描述中断。
二、中断相关函数
<1>获取中断号相关函数
编写驱动的时候需要用到中断号，每一个中断都有中断号，我们用到中断号，中断信息已经写到了设备树里面，因此可以通过irq_of_parse_and_map函数从interupts属性中提取到对应的设备号，函数原型如下：
文件位置路径：include/linux/of_irq.h
实际函数位置路径：drivers/of/irq.c
extern unsigned int irq_of_parse_and_map(struct device_node *node, int index);
unsigned int irq_of_parse_and_map(struct device_node *dev, int index)
{
struct of_phandle_args oirq;
if (of_irq_parse_one(dev, index, &oirq))
return 0;
return irq_create_of_mapping(&oirq);
}
//参数
//dev：设备节点
//index：索引号，interrupts属性可能包含多条中断信息，通过index指定要获取的信息。
//返回值
//中断号如果使用GPIO的话，可以使用gpio_to_irq函数来获取gpio对应的中断号，函数原型如下：
文件位置路径：include/linux/gpio.h
static inline int gpio_to_irq(unsigned int gpio)
{
return __gpio_to_irq(gpio);
}
//参数
//gpio：要获取的GPIO编号
//返回值
//GPIO对应的中断号<2>申请中断函数
同GPIO一样，在Linux内核里面，如果我们要使用某个中断也是需要申请的，申请中断我们使用的函数是request_irq
注意：中断标志的使用，对于某些平台可能不是所有的中断标志都是可以使用的，如LS1046平台无法使用上升沿触发，在使用之前可以通过命令先验证一下，如
echo 508 > /sys/class/gpio/export
echo "in" > /sys/class/gpio/gpio508/direction
echo "rising" > /sys/class/gpio/gpio508/edge
[ 455.624730] genirq: Setting trigger mode 1 for irq 72 failed (mpc8xxx_irq_set_type+0x0/0xf8)
-bash: echo: write error: Invalid argumente
echo "both" > /sys/class/gpio/gpio508/edge
echo "falling" > /sys/class/gpio/gpio508/edge函数原型：
文件位置路径：include/linux/interrupt.h
static inline int __must_check
request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags,
const char *name, void *dev)
{
return request_threaded_irq(irq, handler, NULL, flags, name, dev);
}
//参数
//irq：要申请中断的中断号
//handler：中断处理函数，当中断发生以后就会执行此中断处理函数
//flags：中断标志
//name：中断名字，设置以后可以在/proc/interrupts文件中看到对应的中断名字
//dev：如果将flags设置为IRQF_SHARED的话，dev用来区分不同的中断，一般情况下将dev设置为设备结构体，dev会传递给中断处理函数irq_handler_t的第二个参数
//返回值
//返回0，中断申请成功
//返回其他负值，中断申请失败，如果返回-EBUSY的话表示中断已经被申请了中断标志可以在文件include/linux/interrupt.h里面查看所有的中断标志，这里我们介绍几个常用的中断标志，如下图所示：
| 标志 | 功能 |
|---|---|
| IRQF_SHARED | 多个设备共享一个中断线，共享的所有中断都必须指定此标志。如果使用共享中断的话，request_irq函数的dev参数就是唯一区分他们的标志。 |
| IRQF_ONESHOT | 单次中断，中断执行一次就结束。 |
| IRQF_TRIGGER_NONE | 无触发。 |
| IRQF_TRIGGER_RISING | 上升沿触发。 |
| IRQF_TRIGGER_FALLING | 下降沿触发。 |
| IRQF_TRIGGER_HIGH | 高电平触发。 |
| IRQF_TRIGGER_LOW | 低电平触发。 |
<3>中断处理函数
使用request_irq函数申请中断的时候需要设置中断处理函数，也就是request_irq函数中的第二个参数，中断处理函数格式如下所示：
文件位置路径：include/linux/interrupt.h
typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *);
//参数
//int：要中断处理函数要相应的中断号
//void *：一个指向void的指针，也就是个通用指针，需要与request_irq函数的dev参数保持一致。用于区分共享中断的不同设备，dev也可以指向设备数据结构。
//返回值
//irqreturn_t类型irqreturnt类型定义如下所示
文件位置路径：include/linux/irqreturn.h
enum irqreturn {
IRQ_NONE = (0 << 0),//不是本驱动的中断，所以不做处理
IRQ_HANDLED = (1 << 0),//最常用的，正常处理
IRQ_WAKE_THREAD = (1 << 1),//使用中断下文处理
};
typedef enum irqreturn irqreturn_t;可以看出irqreturn_t是个枚举类型，一共有三种返回值。一般中断服务函数返回值使用如下形式：
return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);<4>free_irq函数
中断使用完成以后就要通过free_irq函数释放掉相应的中断。如果中断不是共享的，那么free_irq会删除中断处理函数并且禁止中断。free_irq函数原型如下所示：
文件位置路径：include/linux/irqreturn.h
实际函数位置路径：kernel/irq/manage.c
extern const void *free_irq(unsigned int, void *);
const void *free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)
//参数
//irq：要释放的中断号
//dev_id：如果中断设置为共享（IRQF_SHARED）的话，此参数用来区分具体的中断。共享中断只有在释放最后中断处理函数的时候才会被禁止掉。其他：
查看某个中断号发生的次数
cat /proc/irq/71/spurious