面包芯语

RISCVLinuxkernel启动代码分析之十二:riscv中断架构介绍(2)

原创 嵌入式Lee 2024-12-08 10:00
 AI开发的实战机会来了！ AI数据中心过热？ST 10kW压缩机方案让液冷系统效能翻倍

一. PLIC中断控制器

参考规格书https://github.com/riscv/riscv-plic-spec.git

最开始这部分内容是放在The RISC-V Instruction Set Manual Volume II: Privileged Architecture中的,后来把它单独拿出来了。可见官方的设计思路是不把plic(platform-level interrupt controller平台级中断控制器)作为riscv内核的一部分，而是一个模块化的可定制组件，只要按照该规格书实现都可,方便模块化和自定义。这也是RISCV设计哲学的一个重要思想。

个人觉得在看具体内容之前，先要了解Interrupt Targets和Hart Contexts的概念，

只有理解这两个概念，才能理解plic的寄存器布局设计。

hart context:是指定hart的指定特权模式，比如M模式，S模式。

Interrupt targets:中断目标，其对象就是hart context，但是不是所有的hart context要是中断的目标。即中断可以不触发到某个hart的某个特权级模式。

比如，如果处理器不支持将外部中断委托到低特权级模式，则低特权级别不是中断目标。例如假设不支持将M模式的外部中断委托到S模式，则S模式没有外部中断。

M模式的mip.meip,S模式的sip.seip位表示是否有对应的plic外部中断产生。如果M模式外部中断已经委托到S模式处理，则只有sip.seip置位，mip.meip不再置位。

所以plic的寄存器，对于不同的hart context都要一份，即M模式需要一份，S模式需要一份，后面可以看到plic寄存器的布局就是这么来的。

如下图所示，每个hart都有M和S两个context

假设一个2个SET的平台，每个SET有4核

，每核都支持M和S模式，则有2*4*2=16个context。


3.1寄存器布局

所有寄存器都是32位的，中断号从1开始到1023，0表示无中断。中断号数值小代表优先级高。

最多支持1023个有效中断，15872个context。

中断优先级和中断挂起状态寄存器只和中断源有关context无关，中断优先级寄存器每个中断源对应一个。中断挂起状态寄存器，每个中断源对应1bit，低位代表低中断号。

中断使能寄存器，每个contex都对应1024个中断，所以每个contex对应1024/32=32个寄存器，即32*4=0x80字节。

每个contex对应一个阈值寄存器和一个claim/complete寄存器。

3.2 linux驱动代码中寄存器地址计算

linux代码drivers/irqchip/irq-sifive-plic.c中

先定义各种寄存器偏移地址，和前面介绍的对应

#define PRIORITY_BASE0

#define ENABLE_BASE0x2000

#define CONTEXT_BASE0x200000

定位claim寄存器值地址为

handler->hart_base + CONTEXT_CLAIM;

其中#define     CONTEXT_CLAIM0x04

#define CONTEXT_PER_HART0x1000

其中hartbase按如下计算

handler->hart_base =

priv->regs + CONTEXT_BASE + i * CONTEXT_PER_HART;

其中regs是设备树中传递过来的plic基地址，上上面的布局对应。

这里的i来源于

nr_contexts = of_irq_count(node);

即来源于设备树，比如如下

interrupts-extended =;

有两个中断一个是parent是0x02的中断号0x0b，一个是parent是0x02的中断号0x09，

所以有两个context中断nr_contexts=2

0x0b对应M模式外部中断，对应context 0，0x09对应S模式外部中断，对应context 1，也就是代码中的i=0和1对应M和S模式的context。

其他寄存器也是类似计算，不再赘述。

3.3寄存器介绍

优先级寄存器

中断优先级是无符号整数，最大支持级别数平台实现决定。优先级值0表示“永不中断”即关对应的中断，中断优先级随着整数值的增加而增加。每个中断源都对应一个中断优先级，保存在上面寄存器布局介绍的内存映射寄存器中。优先级相同时中断号低的优先级高。

总共1024个寄存器对应1024个中断源，但是中断源0表示无中断保留。

中断挂起状态寄存器

一个寄存器对应32个中断，一个中断对应一个寄存器的1位，低位代表低中断号中断。

第一个寄存器的第0位 表示中断源0，保留。 寄存器对应位为1表示产生了对应的中断。

读claim寄存器且对应的中断使能时，清除该挂起状态。

共1024/32=32个寄存器。

中断使能寄存器

总共有最多15872个context，每个context都可以对应1024个中断源进行使能控制，

使能控制和挂起状态寄存器一样按位映射。

所以也是每个context的第一个寄存器的bit0保留。 其他的和挂起状态寄存器类似，只是中断使能寄存器按照15872个context，有15872份。

所以寄存器个数为(1024 / 32) * 15872

中断优先级阈值寄存器

每个context对应一个寄存器，共15872个寄存器。

设定对应中断优先级寄存器值小于或等于优先级阈值寄存器值的中断，将被屏蔽不产生中断。所以设置阈值寄存器为0则允许所有具有非零优先级的中断。设置阈值寄存器为最大优先级，则屏蔽所有优先级的中断，相当于关所有中断。

共15872个寄存器。

中断Claim/complete寄存器

每个context对应一个寄存器，共15872个寄存器。

如果有中断挂起，则读该寄存器返回挂起的优先级最高的中断号，并且清除对应中断挂起位。

否则读该寄存器返回0.

所以软件需要一直读该寄存器直到返回0，处理完所有挂起的中断。

例如linux代码drivers/irqchip/irq-sifive-plic.c，plic_handle_irq中的如下while循环处理 

@font-face{
font-family:"Times New Roman";
}
@font-face{
font-family:"宋体";
}
@font-face{
font-family:"Calibri";
}
@font-face{
font-family:"Consolas";
}
p.MsoNormal{
mso-style-name:正文;
mso-style-parent:"";
margin:0pt;
margin-bottom:.0001pt;
mso-pagination:none;
text-align:justify;
text-justify:inter-ideograph;
font-family:Calibri;
mso-fareast-font-family:宋体;
mso-bidi-font-family:'Times New Roman';
font-size:10.5000pt;
mso-font-kerning:1.0000pt;
}
span.msoIns{
mso-style-type:export-only;
mso-style-name:"";
text-decoration:underline;
text-underline:single;
color:blue;
}
span.msoDel{
mso-style-type:export-only;
mso-style-name:"";
text-decoration:line-through;
color:red;
}
@page{mso-page-border-surround-header:no;
	mso-page-border-surround-footer:no;}@page Section0{
}
div.Section0{page:Section0;}
  while ((hwirq = readl(claim))) {
        int irq = irq_find_mapping(handler->priv->irqdomain, hwirq);
 
        if (unlikely(irq <= 0)) pr_warn_ratelimited("can't find mapping for hwirq %lu\n", hwirq); else generic_handle_irq(irq); }

软件写该寄存器位对应的中断号，表示已经处理完该中断，这样plic可以继续通知新的该中断。


在中断处理完成，plic_irq_eoi时写该寄存器 

@font-face{
font-family:"Times New Roman";
}
@font-face{
font-family:"宋体";
}
@font-face{
font-family:"Calibri";
}
@font-face{
font-family:"Consolas";
}
p.MsoNormal{
mso-style-name:正文;
mso-style-parent:"";
margin:0pt;
margin-bottom:.0001pt;
mso-pagination:none;
text-align:justify;
text-justify:inter-ideograph;
font-family:Calibri;
mso-fareast-font-family:宋体;
mso-bidi-font-family:'Times New Roman';
font-size:10.5000pt;
mso-font-kerning:1.0000pt;
}
span.msoIns{
mso-style-type:export-only;
mso-style-name:"";
text-decoration:underline;
text-underline:single;
color:blue;
}
span.msoDel{
mso-style-type:export-only;
mso-style-name:"";
text-decoration:line-through;
color:red;
}
@page{mso-page-border-surround-header:no;
	mso-page-border-surround-footer:no;}@page Section0{
}
div.Section0{page:Section0;}
static void plic_irq_eoi(struct irq_data *d)
{
    struct plic_handler *handler = this_cpu_ptr(&plic_handlers);
 
    if (irqd_irq_masked(d)) {
        plic_irq_unmask(d);
        writel(d->hwirq, handler->hart_base + CONTEXT_CLAIM);
        plic_irq_mask(d);
    } else {
        writel(d->hwirq, handler->hart_base + CONTEXT_CLAIM);
    }
}

四. 总结

以上介绍了clint和plic。对于plic尤其要理解其context的概念，因为他和plic寄存器的布局对应。 另外要从整体上了解下中断系统的架构，和设备树对应起来理解，尤其是设备树中中断相关的配置。为后面linux中断系统驱动分析做准备。





登录阅读全文
免责声明： 该内容由专栏作者授权发布或作者转载，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点，本站亦不保证或承诺内容真实性等。若内容或图片侵犯您的权益，请及时联系本站删除。侵权投诉联系：  nick.zong@aspencore.com！
嵌入式Lee
评论 （0）
  • 【拆解】行车记录仪，从浅到深的认识
    行车记录仪是长这个样子的，如下图。从前面拆去玻璃挡板，可以清晰的看见里面的部件，5个按键电路板，液晶显示屏，摄像头，喇叭，电池包，还有一块主电路板。液晶显示屏正面，如下图。液晶显示屏背面，如下图。喇叭，如下图。5个按键的电路板，MENU，DOWN，POWER，UP，OK总共5个按键功能，导线连接到主电路板上，如下图。电池包，303040聚合物锂电池，3.7V，300mAH,如下图。如下图。摄像头，如下图。拿去摄像头外壳，如下图。分离广角聚集镜头和PCB板，如下图。广角聚焦镜头，具体结构如下图。P
    liweicheng 2025-05-09 22:50 33浏览
  • 战火中的启示：质量为王的时代已然来临
    在印度与巴基斯坦的军事对峙情境下，歼10C的出色表现如同一颗投入平静湖面的巨石，激起层层涟漪，深刻印证了“质量大于数量”这一铁律。军事领域，技术优势就是决定胜负的关键钥匙。歼10C凭借先进的航电系统、强大的武器挂载能力以及卓越的机动性能，在战场上大放异彩。它能够精准捕捉目标，迅速发动攻击，以一敌多却毫不逊色。与之形成鲜明对比的是，单纯依靠数量堆砌的军事力量，在面对先进技术装备时，往往显得力不从心。这一现象绝非局限于军事范畴，在当今社会的各个领域，“质量大于数量”都已成为不可逆转的趋势。在科技行业
    curton 2025-05-11 19:09 181浏览
  • 定制软件开发公司推荐：做软件找什么公司好呢
    　　定制软件开发公司推荐清单 　　在企业数字化转型加速的2025年，定制软件开发需求愈发多元复杂。不同行业、技术偏好与服务模式的企业，对开发公司的要求大相径庭。以下从技术赛道、服务模式及行业场景出发，为您提供适配的定制软件开发公司推荐及选择建议。 　　华盛恒辉科技有限公司：是一家专注于高端软件定制开发服务和高端建设的服务机构，致力于为企业提供全面、系统的开发制作方案。在部队政企开发、建设到运营推广领域拥有丰富经验，在教育，工业，医疗，APP，管理，商城，人工智能，部队软件、工业软件、数字化转
    华盛恒辉l58ll334744 2025-05-12 15:55 120浏览
  • 软件定制开发公司有哪些？2025年国内较为知名的
    　　基于 2025 年行业权威性与时效性，以下梳理国内知名软件定制开发企业，涵盖综合型、垂直领域及特色技术服务商： 　　华盛恒辉科技有限公司：是一家专注于高端软件定制开发服务和高端建设的服务机构，致力于为企业提供全面、系统的开发制作方案。在部队政企开发、建设到运营推广领域拥有丰富经验，在教育，工业，医疗，APP，管理，商城，人工智能，部队软件、工业软件、数字化转型、新能源软件、光伏软件、汽车软件，ERP，系统二次开发，CRM等领域有很多成功案例。 　　五木恒润科技有限公司：是一家专业的部队信
    华盛恒辉l58ll334744 2025-05-12 16:13 86浏览
  • 什么是磁光克尔效应
    ‌磁光克尔效应（Magneto-Optic Kerr Effect, MOKE）‌ 是指当线偏振光入射到磁性材料表面并反射后，其偏振状态（偏振面旋转角度和椭偏率）因材料的磁化强度或方向发生改变的现象。具体表现为：1、‌偏振面旋转‌：反射光的偏振方向相对于入射光发生偏转（克尔旋转角 θK）。2、‌椭偏率变化‌：反射光由线偏振变为椭圆偏振（克尔椭偏率 εK）。这一效应直接关联材料的磁化状态，是表征磁性材料（如铁磁体、反铁磁体）磁学性质的重要非接触式光学探测手段，广泛用于
    锦正茂科技 2025-05-12 11:02 110浏览
  • 信创背景下的算力建设风险
            信创产业含义的“信息技术应用创新”一词，最早公开信息见于2019年3月26日，在江苏南京召开的信息技术应用创新研讨会。本次大会主办单位为江苏省工业和信息化厅和中国电子工业标准化技术协会安全可靠工作委员会。        2019年5月16日，美国将华为列入实体清单，在未获得美国商务部许可的情况下，美国企业将无法向华为供应产品。       2019年6
    天涯书生 2025-05-11 10:41 128浏览
  • 【拆解】+自动喷香机拆解
    【拆解】+自动喷香机拆解 家里之前买了从PDD买了一个小型自动喷香机放在厕所里。来增加家里的温馨感，这东西看着确实小巧，精致。可是这东西吧，耗电就是快，没过几天就没电了。今个就让我拆开看看什么在捣鬼。如下是产品的实物和宣传图： 由于螺丝孔太小和限位很深。对于我的螺丝刀套装没用。只能使用那种螺丝刀细头，同时又长的小螺丝刀进行拆解 拧下三颗螺丝钉，用一字螺丝刀撬开外壳，内部结构就呈现在眼前。 内部构造相当简单，部件没多少。就是锂电池供电，通过MCU实现按键控制，段码屏控制，LE
    zhusx123 2025-05-10 19:55 59浏览
  • 【拆解】+CamFi卡菲单反无线传输器拆解
    【拆解】+CamFi卡菲单反无线传输器拆解 对于单反爱好者，想要通过远程控制自拍怎么办呢。一个远程连接，远程控制相机拍摄的工具再合适不过了。今天给大伙介绍的是CamFi卡菲单反无线传输器。 CamFi 是专为数码单反相机打造的无线传输控制器，自带的 WiFi 功能（无需手机流量），不但可通过手机、平板、电脑等设备远程连接操作单反相机进行拍摄，而且还可实时传输相机拍摄的照片到 iPad 和电视等大屏设备进行查看和分享。 CamFi 支持大部分佳能和尼康单反相机，内置可充电锂离子电池，无需相机供电。
    zhusx123 2025-05-11 14:14 100浏览
  • 【拆解】一款 Dacom Athlete运动蓝牙耳机 ，从浅到深的认识
    蓝牙耳机是长这个样子，如下图。背部图，如下图。拆开L耳的一侧，有NFC和电池包（501230 3.7V 150mAh）如下图。电池包（501230 3.7V 150mAh）如下图。NFC正面，如下图。NFC背面，如下图。如何理解NFC的工作原理呢，搜集一下相关的资料，如下图。拆开R耳的一侧，PCB正面，如下图。PCB背面，如下图。有两组红黑的线，一组连接到了喇叭，另一组连接到了MIC头上，MIC头参数如下图。蓝牙模块（CSR 8635），有蛇形PCB走线做成天线，节约了天线成本，如下图。该IC介
    liweicheng 2025-05-10 00:45 40浏览
  • 营收狂奔，亏损狂飙！曹操出行IPO是一场豪赌！
    递交招股书近一年后，曹操出行 IPO 进程终于迎来关键节点。从 2024 年 4 月首次递表，到 2025 年 4 月顺利通过中国证监会境外发行上市备案，并迅速更新招股书。而通过上市备案也标志着其赴港IPO进程进入实质性推进阶段，曹操出行最快有望于2025年内完成港股上市，成为李书福商业版图中又一关键落子。行路至此，曹操出行面临的挑战依然不容忽视。当下的网约车赛道，早已不是当年群雄逐鹿的草莽时代，市场渐趋饱和，竞争近乎白热化。曹操出行此时冲刺上市，既是背水一战，也是谋篇布局。其招股书中披露的资金
    用户1742991715177 2025-05-10 21:18 58浏览
  • 【拆解】一款某公司的开关电源，用料相当过硬了
    体积大小：14*11*2.6CM，电气参数：输入100V-240V/10A，输出16V24A。PCB 正面如下图。PCB 背面如下图。根据实际功能可以将PCB分成几部分：EMI滤波，PFC电路，LLC电路。EMI滤波区域，两级共模电感，LN各用了保险丝加压敏电阻，继电器（HF32FV-G）用来切除NTC的，为了提高效率点，如下图。PFC电路区域，如下图。LLC电路区域，如下图。详细分析一下该电源用的主要IC还有功率器件。AC侧采用了两颗整流桥进行并联，器件增加电流应力，如下图。共模电感都有放电针
    liweicheng 2025-05-10 20:03 46浏览
  • 厨电AI化狂欢：万得厨wan AiOS 1.0是破局钥匙还是营销噱头？
    在 AI 浪潮席卷下，厨电行业正经历着深刻变革。AWE 2025期间，万得厨对外首次发布了wan AiOS 1.0组织体超智能系统——通过AI技术能够帮助全球家庭实现从健康检测、膳食推荐，到食材即时配送，再到一步烹饪、营养总结的个性化健康膳食管理。这一创新之举并非偶然的个案，而是整个厨电行业大步迈向智能化、数字化转型浪潮的一个关键注脚，折射出全行业对 AI 赋能的热切渴求。前有标兵后有追兵，万得厨面临着高昂的研发成本与技术迭代压力，稍有懈怠便可能被后来者赶
    用户1742991715177 2025-05-11 22:44 78浏览
我要评论
0
0
点击右上角，分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦