📚 课程目录第4章设备树中断控制器

4. 设备树中断控制器

中断，说白了就是硬件主动找CPU“喊一嗓子”。

没有中断的时候，CPU只能轮询——一遍遍问“你好了没？你好了没？”效率低得可怜。有了中断，外设干完活了直接通知CPU，CPU该干嘛干嘛去。嗯，这里要注意，设备树里描述中断的方式，跟我们在裸机里写中断向量表完全是两码事。

4.1 中断控制器节点

在设备树里，中断控制器也是一个节点。它得有一个 interrupt-controller 属性，告诉内核：“我是管中断的”。

我个人习惯，拿到一块新板子，先看它的中断控制器是GIC（通用中断控制器）还是老式的NVIC。GIC在ARM Cortex-A系列里很常见，NVIC多见于Cortex-M。

一个典型的中断控制器节点长这样：

/ {
    gic: interrupt-controller@f0001000 {
        compatible = "arm,cortex-a9-gic";
        #interrupt-cells = <3>;
        interrupt-controller;
        reg = <0xf0001000 0x1000>,
              <0xf0000100 0x0100>;
    };
};

这里有个关键点：#interrupt-cells 决定了这个中断控制器需要多少个cell来描述一个中断。GIC用3个cell，分别表示中断类型（SPI、PPI、SGI）、中断号、触发方式。

重要： 中断控制器节点必须声明 interrupt-controller 属性，否则内核不认。

4.2 interrupt-parent：谁是我的“上级”？

每个需要中断的外设节点，都得告诉系统：“我的中断信号发给谁？”

这个“谁”就是 interrupt-parent。它指向一个中断控制器节点。

举个例子：

uart0: serial@10000000 {
    compatible = "ns16550a";
    reg = <0x10000000 0x1000>;
    interrupt-parent = <&gic>;
    interrupts = <0 33 4>;
};

这里 interrupt-parent = <&gic> 表示UART的中断信号连接到GIC上。我在项目中遇到过有人忘记加这个属性，结果中断死活不触发，查了半天才发现是父节点没指定。

小技巧： 如果整个系统只有一个中断控制器，可以在根节点设置 interrupt-parent，子节点默认继承。但我不建议这么做——万一以后加个二级中断控制器，代码改起来很麻烦。

4.3 interrupt-cells：中断描述符的“格式”

#interrupt-cells 定义了每个中断需要几个32位整数来描述。这个值由中断控制器自己决定。

常见的几种情况：

中断控制器类型	#interrupt-cells	含义
ARM GIC (v1/v2)	3	中断类型、中断号、触发方式
ARM GIC (v3/v4)	1 或 3	简化版只用中断号
老式中断控制器	2	中断号、触发方式
简单中断控制器	1	只有中断号

你想想看，如果 #interrupt-cells 写错了，内核解析中断信息时就会“对不上号”，轻则中断号错乱，重则直接panic。

避坑指南： 我曾经在移植一个老驱动时，发现中断控制器用了3个cell，但外设节点只给了2个。结果中断号被左移了8位，触发了一个完全不相关的中断。排查了整整一个下午。

4.4 中断映射：从硬件到软件

中断映射，说白了就是“硬件中断号”怎么变成“Linux IRQ号”。

这个过程由中断控制器驱动完成。设备树里描述的是硬件信息，内核启动时会解析这些信息，建立映射表。

一个典型的中断映射流程：

内核解析设备树，找到外设节点的 interrupts 属性
通过 interrupt-parent 找到对应的中断控制器
调用中断控制器的 .xlate 回调函数，把设备树里的cell转换成硬件中断号
分配一个Linux IRQ号，建立映射关系
驱动里调用 request_irq() 时，传入的就是这个Linux IRQ号

下面这张图展示了整个映射关系：

嗯，这里要注意，中断映射不是简单的“硬件号=软件号”。GIC里SPI中断号从32开始，但Linux内部可能从16开始。所以驱动里看到的IRQ号，跟数据手册里的中断号，往往对不上。

调试技巧： 在驱动里加 printk("IRQ number: %d\n", irq);，然后跟 /proc/interrupts 里的值对比，就能验证映射是否正确。

4.5 实际项目中的经验

我在项目中遇到过最典型的问题，就是中断号冲突。两个外设用了同一个硬件中断号，结果一个触发，另一个也跟着响应。

排查方法其实很简单：

先看 /proc/interrupts，确认每个IRQ号对应的设备
再看设备树，确认每个外设的 interrupts 属性
最后查中断控制器的 #interrupt-cells 定义

还有一个坑：有些SoC内部有多个中断控制器，比如一个GIC加一个GPIO中断控制器。这时候 interrupt-parent 必须明确指定，不能依赖默认继承。我曾经见过一个工程师，把所有外设的 interrupt-parent 都指向了GIC，结果GPIO中断全跑到了GIC上，触发方式完全不对。

避坑指南： 如果外设连接到二级中断控制器（比如GPIO控制器），interrupt-parent 要指向这个二级控制器，而不是直接指向GIC。二级控制器自己再通过 interrupts 连接到GIC。