irq与逻辑中断号的对应关系的建立.doc

WINCE5.0的中断深入了解
1．总体了解流程
首先描述wince5.0 （2440BSP）的中断流程：
流程1．创建事件aà创建线程ISTà用InterruptInitialize〈系统中断号绑定线程IST〉à线程IST进入等待事件a状态（挂起状态）。
流程2．外部引发中断à OEMInterruptHandler<屏蔽中断à把物理中断转换成系统中断,其他à重新使能中断。(ISR过程)>à操作系统根据系统中断号触发事件a。
流程3．挂起的IST线程等待到事件a进入就绪状态，得到执行时间后开始执行中断服务代码, 最后调用InterruptDone重新使能当前的中断。

你需要为你的设备驱动写好中断处理请求（ISR）和中断服务线程（IST)，并牢记这些事件的顺序：
1).当一个中断发生，处理器跳转到核心的中断处理程序（exception handler ）；
2).这个中断处理程序禁止所有同级或低优先级的其他中断，然后为当前的IRQ调用对应的ISR;
3).ISR中会按照中断标识的形式，返回一个逻辑中断号给中断处理程序，并会置位板级设备中断；
4).中断处理程序重新使能所有的中断，而目前的中断已经在上一步中置位了，然后就触发对应的IST事件；
5).IST就绪，服务于中断设备，然后完成对中断的处理；
6).IST调用InterruptDone函数，该函数将顺序调用OAL层的OEMInterruptDone函数，它将重新使能当前的中断。
1．1物理中断和逻辑中断的对应关系如何建立
这个函数用将物理中断号来获取逻辑中断号：
KernelIoControl(IOCTL_HAL_REQUEST_SYSINTR, &g_PwrButtonIrq, sizeof(UINT32), &g_PwrButtonSysIntr, sizeof(UINT32), NULL))
其中：UINT32 g_PwrButtonIrq = IRQ_EINT0;

从help里面查出，KernelIoControl函数最终是调用OEMIoControl函数。
在D\WINCE500\PLATFORM\COMMON\SRC\COMMON\IOCTL里找到它的定义了，关键代码：
// Execute the handler
    rc = g_oalIoCtlTable.pfnHandler(
        code, pInBuffer, inSize, pOutBuffer, outSize, pOutSize
    );在SMDK2440\Src\Kernel\Oal\ioctl.c中可以找到：
const OAL_IOCTL_HANDLER g_oalIoCtlTable[] = {
#include "ioctl_tab.h"
};
在SMDK2440\Src\Inc\ioctl_tab.h文件中，找到这个表的定义。这个命令对应的函数是OALIoCtlHalRequestSysIntr。
PLATFORM\COMMON\SRC\COMMON\IOCTL\ioctl.c找到这个函数定义：
// Find if it is new or old call type
    if (inpSize > sizeof(UINT32) && pInpData[0] == -1) {
        // Second UINT32 contains flags, third and subsequents IRQs
        sysIntr = OALIntrRequestSysIntr(inpSize/sizeof(UINT32) - 2, &pInpData[2], pInpData[1]); } else {        
        // This is legacy call, first UINT32 contains IRQ
        sysIntr = OALIntrRequestSysIntr(1, pInpData, 0);
    }
在WINCE500\PLATFORM\COMMON\SRC\COMMON\INTR\BASE\map.c找到OALIntrRequestSysIntr定义：
irq = pIrqs[0];
sysIntr = g_oalIrq2SysIntr[irq];
在同一个文件中定义：static UINT32 g_oalIrq2SysIntr[OAL_INTR_IRQ_MAXIMUM];
对这个表格赋值仅有两个地方：VOID OALIntrStaticTranslate(UINT32 sysIntr, UINT32 irq)
{
    OALMSG(OAL_FUNC&&OAL_INTR, (
        L"+OALIntrStaticTranslate(%d, %d)\r\n", sysIntr irq
    ));
    if (irq < OAL_INTR_IRQ_MAXIMUM && sysIntr < SYSINTR_MAXIMUM) {
        g_oalSysIntr2Irq[sysIntr] = irq;
        g_oalIrq2SysIntr[irq] = sysIntr;
    }        
    OALMSG(OAL_FUNC&&OAL_INTR, (L"-OALIntrStaticTranslate\r\n"));
}
OALIntrStaticTranslate和OALIntrRequestSysIntr本身两个函数负责建立对应表。后者如果在现有的中断表中找不到已经建立的对应关系，就会分配一个未定义的Sysintr逻辑中断号给这个物理中断号。因此逻辑中断和物理中断的对应，可以说是随机的，只要保证两者是一一对应就好了，不必要硬性建立一个中断号表格（像WINCE4.2那样）。代码中只找到OALIntrStaticTranslate(SYSINTR_OHCI, IRQ_USBH);是静态对应。当中断处理程序获得了逻辑中断号，那么就会触发该中断号关联着的事件。
1．2核心部分的中断处理程序如何获得物理中断号
这个问题的目的是：如何添加一个原来系统中没有的物理中断。Physical interrupts IRQs) are hardware lines over which devices can send interrupt signals to the microprocessor. Logical interrupts (SYSINTRs) are a mapping of the IRQ, which the OAL specifies.一般情况下将ISR与中断处理程序相关联的注册在系统启动的时候进行。在启动过程中，在OAL层kernel调用OEMInit函数。然后，OEMInit调用HookInterrupt 函数来通知中断处理程序，哪些ISR对应到某个物理中断。WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\INC\nkintr.h，定义了某些逻辑中断号，声明了hookInterrupt等函数。除此之外，再没有hookInterrupt的定义。看看WINCE500\PLATFORM\SMDK2440A\src\kernel\oal\init.c里面的OEMinit函数做了些什么：
// Initialize interrupts
    if (!OALIntrInit()) {
        OALMSG(OAL_ERROR, (
            L"ERROR: OEMInit: failed to initialize interrupts\r\n"
        ));
    }
OALIntrInit函数在WINCE500\PLATFORM\COMMON\SRC\ARM\SAMSUNG\S3C2440A\Intr\intr.c文件中定义：调用OALIntrMapInit()函数初始化寄存器；最后调用：
#ifdef OAL_BSP_CALLBACKS
    // Give BSP change to initialize subordinate controller
    rc = BSPIntrInit();
#else
    rc = TRUE;
#endif
OALIntrMapInit)函数里面对两个中断表做了初始化：
for (i = 0; i < SYSINTR_MAXIMUM; i++) {
        g_oalSysIntr2Irq = OAL_INTR_IRQ_UNDEFINED;
    }
    for (i = 0; i < OAL_INTR_IRQ_MAXIMUM; i++) {
        g_oalIrq2SysIntr = SYSINTR_UNDEFINED;
    } 
WINCE500\PLATFORM\COMMON\SRC\ARM\SAMSUNG\S3C2440A\Intr\sources:
TARGETNAMEoal_intr_s3c2440a
TARGETTYPE=LIBRARY
SYNCHRONIZE_DRAIN=1
NOMIPS16CODE=1 CDEFINES=$(CDEFINES) -DCEDDK_USEDDKMACRO -DOAL_BSP_CALLBACKS
----------------------------------------------------------------------------------
CDEFINES=-DSomeDef : This sets one or more preprocessor definitions. You must include the -D switch on each define you add. You can add new defines by using this syntax: "CDEFINES=$(CDEFINES) -DAnotherDef", or you can ignore existing settings with this syntax: "CDEFINES=-DOnlyDef".
----------------------------------------------------------------------------------
因此BSPIntrInit会被执行。
在WINCE500\PLATFORM\SMDK2440A\Src\Kernel\Oal\intr.c有这个函数的定义：
// Set GPG1 as EINT9
// Add static mapping for Built-In OHCI
OALIntrStaticTranslate(SYSINTR_OHCI, IRQ_USBH);
到这里，无法了解如何添加一个物理中断。在CPU接收到中断后,对中断的处理是在 OEMInterruptHandler()中,该函数的首先屏蔽该中断,最后得到实际中断IRQ所对应的sysintr的值”OEMInterruptHandler函数在WINCE500\PLATFORM\COMMON\SRC\ARM\SAMSUNG\S3C2440A\Intr\intr.c文件中，感觉到它实际上就是上面中断序列中谈到的“中断处理程序”和ISR。就是说，中断发生之后，CPU并不知道到底是哪个中断发生了，实际上WINCE中也没有建立中断矢量表，而是直接跳转到OEMInterruptHandler函数，然后在其中查看g_pIntrRegs->INTOFFSET寄存器，来查看到底发生了什么中断。
在s3c2440a_intr.h文件里面有中断号宏定义：
#define IRQ_EINT0           0           // Arbiter 0
#define IRQ_EINT1           1
#define IRQ_EINT2           2
#define IRQ_EINT3           3......
INTOFFSET寄存器的值与这个宏定义是完全一一对应。这样，也就搞清楚了物理中断号如何获得，又如何对应到逻辑中断号，最后，触发了IST，整个中断处理就结束了。2440全部的中断源都已经被纳入了，添加一个采用某个中断源的设备驱动，只需要用kernelIOControl函数通过物理中断产生一个逻辑中断号就可以了！这样的话，只要在0x18位置有一个跳转指令就可以了（但还没有找到这条跳转指令）。
1．3 其他中断相关函数了解
关注WINCE500\PLATFORM\COMMON\SRC\ARM\SAMSUNG\S3C2440A\Intr\intr.c中的其他函数：
OEMInterruptHandler包含了对以下中断的判断和处理：
IRQ_TIMER4，这个是系统节拍；
IRQ_TIMER2，作用未知（Profiling timer）；
IRQ_EINT4_7,EINT8_23，外部中断；
任何一个中断发生后，先mask该中断（禁止中断），然后再清除中断请求：
       mask = 1 << irq;
            SETREG32(&g_pIntrRegs->INTMSK, mask);
            OUTREG32(&g_pIntrRegs->SRCPND, mask);
            OUTREG32(&g_pIntrRegs->INTPND, mask);
其它中断获取逻辑中断号：
  // First find if IRQ is claimed by chain
        sysIntr = NKCallIntChain((UCHAR)irq);
        if (sysIntr == SYSINTR_CHAIN || !NKIsSysIntrValid(sysIntr)) {
            // IRQ wasn't claimed, use static mapping
            sysIntr = OALIntrTranslateIrq(irq);
        }
关于NKCallIntChain的说明：
如果没有与ISR关联的IRQ事件，返回SYSINTR_CHAIN ；
除此之外，将返回IRQ对应的SYSINTR值。2 OAL层中断程序汇总
关于WinCE的中断处理，OAL中主要是实现了ISR部分，一般IST会在设备驱动中实现。架构如图：硬件中断产生以后，会导致内核ISR的运行，然后由OAL中的ISR来处理相应的中断，最后导致相对应的IST运行完成真正的中断处理。所以在WinCE中，中断处理由ISR和IST共同完成。ISR主要完成中断源的确定，屏蔽该中断并返回给内核相对应的系统中断号，ISR应该尽量短小。IST则是完成真正的中断处理，比如数据的传输和解析等。当然不是所有的中断处理都需要ISR和IST，看需要，比如WinCE的系统Timer中断就只需要ISR完成。

2．1 在OAL中支持中断，需要实现以下几个中断处理函数
a. BOOL OEMInterruptEnable(DWORD sysIntr, VOID* pData, DWORD dataSize)
sysIntr：要被使能的系统中断号
pData：传入的数据指针，该数据由InterruptInitialize函数传入
dataSize：传入数据的大小
该函数用于使能某一个硬件中断。在设备驱动调用InterruptInitialize来初始化一个中断的时候，内核就会调用该函数来使能相应的硬件中断。
b. VOID OEMInterruptDisable(DWORD sysIntr)
sysIntr：要被屏蔽的系统中断号
该函数用于屏蔽一个硬件中断。如果设备驱动调用InterruptDisable函数，则该函数会被调用。
c. VOID OEMInterruptDone(DWORD sysIntr)
sysIntr：要被重新使能的系统中断号
该函数标志着一个中断处理过程的完成。当设备驱动调用InterruptDone函数的时候，该函数会被调用，重新使能相应的硬件中断。
d. ULONG OEMInterruptHandler(ULONG ra)
ra：指令计数，在实际应用中，没有太大意义
当硬件中断产生的时候，该函数就会被调用完成ISR部分的中断处理。一般会在该函数中读取系统的中断标记位，确定中断源并返回相应的系统中断号。
e. void OEMInterruptHandlerFIQ(void)
针对于ARM处理器，该函数用于处理快速中断。
上面5个函数完成了中断的相关处理。这里要提到两个概念：IRQ和SYSINTR。IRQ是指物理中断或者叫硬件中断，而SYSINTR指的是系统中断，也有的地方称为虚拟中断或者逻辑中断，我个人觉得还是叫系统中断比较好。每一个IRQ会和一个系统中断SYSINTR相对应，当硬件中断产生时，ISR实际上是处理IRQ中断，然后返回相应的系统中断SYSINTR给内核，内核会根据相应的SYSINTR触发相应的IST来完成中断处理。
IRQ和SYSINTR之间的对应关系称为映射，分为静态映射和动态映射。静态映射是指在系统编译时IRQ已经和SYSINTR相对应，一般通过OALIntrStaticTranslate函数来实现。而动态映射是指WinCE系统启动后，动态关联IRQ与SYSINTR，一般通过KernelIoControl(IOCTL_HAL_REQUEST_SYSINTR…)来实现。
SYSINTR的类型在nkintr.h中定义，OEMInterruptHandler函数在处理完中断以后，会返回不同类型的SYSINTR给内核，内核会根据返回值进行下一步操作，分为以下几种类型：
SYSINTR_NOP：表示不需要进行任何处理
SYSINTR_RESCHED：表示要进行一次系统调度
SYSINTR_CHAIN：表示不是该中断源产生，在中断链中寻找下一个中断
SYSINTR_RTC_ALARM：表示RTC报警产生
SYSINTR_TIMING：用于ILTiming测试
SYSINTR_PROFILE：用于系统的profile
SYSINTR_FIRMWARE：用于用户自定义系统中断号，所有自定义的系统中断号都应该基于该值进行累加加1，这些自定义的系统中断号用于和IRQ一一对应。
2．2 PQOAL架构下中断的实现
在以前，如果要实现OAL中的中断部分，我们需要自己建立一个IRQ表和一个SYSINTR表，然后实现前面提到的5个函数，还要实现一个InterruptInitialize的函数，该函数用于初始化中断，会在OEMInit中被调用，就完事了。自从WinCE5.0以后，微软提出了PQOAL架构，中断的实现变得“曲折”了。要实现的函数如下：
1. BOOL OALIntrInit()
该函数为中断初始化函数，会在OEMInit中被调用，用于初始化系统的中断，以及完成一些中断的静态映射。
2. BOOL OALIntrRequestIrqs(DEVICE_LOCATION *pDevLoc, UINT32 *pCount, UINT32 *pIrqs)
pDevLoc：一个DEVICE_LOCATION结构指针，包含设备信息
pCount：作为输入表示最大的IRQ数，作为输出表示实际获得的IRQ数
pIrqs：指向一个实际获得的IRQ数组
该函数用于通过设备的物理地址来得到IRQ信息，一般用于总线设备。
3. BOOL OALIntrEnableIrqs(UINT32 count, const UINT32 *pIrqs)
count：要使能多少个IRQ
pIrqs：要被使能的IRQ数组
该函数用于使能IRQ中断，该函数会被OEMInterruptEnable函数调用。
4. VOID OALIntrDisableIrqs(UINT32 count, const UINT32 *pIrqs)
count：要禁用多少个IRQ
pIrqs：要被禁用的IRQ数组
该函数用于禁用IRQ中断，该函数会被OEMInterruptDisable函数调用。
5 VOID OALIntrDoneIrqs(UINT32 count, const UINT32 *pIrqs)
count：要重新使能多少个IRQ
pIrqs：要被重新使能的IRQ数组
该函数用于重新使能IRQ中断，会被OEMInterruptDone函数调用。
除了上述5个函数以外，还要实现的一个重要函数就是OEMInterruptHandler了，这个函数前面介绍过，这里不说了。实际上在WinCE5.0以后，在/Platform/Common/Src/Common/INTR/Base目录下有个“map.c”文件，该文件实现了中断的相关接口函数，实现了中断的动态/静态映射，还完成了SYSINTR与IRQ之间的转换，我们只需要实现对硬件中断的操作和初始化就可以了。
最后还有几个函数要说一下，如下：
BSPIntrInit：被OALIntrInit函数调用
BSPIntrEnableIrq：被OALIntrEnableIrqs函数调用
BSPIntrDisableIrq：被OALIntrDisableIrqs函数调用
BSPIntrDoneIrq：被OALIntrDoneIrqs函数调用
BSPIntrRequestIrqs：被OALIntrRequestIrqs函数调用
这些函数可以被称为板级中断处理函数，总感觉这些函数有点多余，一般实现了OALIntrInit，OALIntrEnableIrqs，OALIntrDisableIrqs，OALIntrDoneIrqs和OALIntrRequestIrqs就可以了，但这是基于处理器级的实现，对于基于同一处理器的不同的板子可能中断要做一些修改，这些修改就可以在BSPIntrInit，BSPIntrEnableIrq，BSPIntrDisableIrq，BSPIntrDoneIrq和BSPIntrRequestIrqs里面完成。
在这里，OAL中的中断处理函数基本都介绍了。我想最好的理解方法就是看代码了。一般在OAL中只是做一些开关中断和清中断标记位的操作，真正的数据处理交给IST去做。但有的时候，有些特殊设备的中断会很频繁，IST来不及响应，解决办法就是在ISR中将数据保存在一块内存中，然后根据需要，每隔多少个硬件中断返回一次系统中断，从而激活IST将数据一次性读走，这里涉及一个问题就是在ISR和IST中共享数据，在config.bib中预留一块共享内存就可以了。