📚 课程目录第4章中断号映射

中断号映射：硬件中断号与Linux IRQ号的桥梁

中断号映射，说白了就是让硬件知道“谁在喊我”，让Linux内核知道“该找谁处理”。在Jacinto平台上，这个映射可不是简单的一一对应。我刚开始接触这个平台时，就被这层映射关系绕晕过——硬件上明明写着IRQ 48，到了Linux里却变成了IRQ 224，查了半天才发现是映射表没配对。

为什么需要映射？

硬件中断控制器（比如GIC）有自己的中断编号，从0到几百不等。Linux内核也有自己的IRQ编号空间。这两套编号体系，就像两套语言，需要一个翻译官。这个翻译官就是irq_domain。

你想想看，一个SoC里可能有多个中断源：GPIO、I2C、SPI、DMA……每个外设的中断号在硬件手册里都写死了。但Linux内核在运行时动态分配IRQ号，两者必须建立对应关系。没有映射，中断来了内核根本不知道是哪个设备触发的。

核心概念：硬件中断号（hwirq）→ irq_domain → Linux IRQ号（virq）

irq_domain机制详解

irq_domain是Linux内核提供的一套中断映射框架。在Jacinto平台的BSP开发中，我几乎每个外设驱动都要跟它打交道。它的核心作用就三个：

注册映射关系：告诉内核“这个硬件中断号对应哪个Linux IRQ号”
查找映射关系：中断发生时，根据硬件中断号找到对应的IRQ描述符
管理生命周期：设备树解析、中断控制器初始化、中断释放等

irq_domain的结构体定义在include/linux/irqdomain.h里，我挑几个关键字段说说：

struct irq_domain {
    struct list_head    link;       /* 全局链表链接 */
    const char          *name;      /* 域名，调试用 */
    const struct irq_domain_ops *ops; /* 操作函数集 */
    irq_hw_number_t     hwirq_max;  /* 最大硬件中断号 */
    unsigned int        revmap_size; /* 映射表大小 */
    struct radix_tree_root revmap_tree; /* 树形映射根 */
    enum irq_domain_bus_token bus_token; /* 总线类型 */
    void                *host_data; /* 私有数据 */
};

这里有个细节：revmap_size和revmap_tree是互斥的，一个用于线性映射，一个用于树形映射。我当年在调试一个GPIO中断问题时，就是因为没搞清楚这个互斥关系，导致映射表初始化失败，中断一直触发不了。

线性映射 vs 树形映射

这两种映射方式，是irq_domain的核心实现策略。选哪个，直接影响到中断响应性能和内存占用。

特性	线性映射	树形映射
数据结构	固定大小数组	基数树（radix tree）
查找速度	O(1)，直接索引	O(log n)，树查找
内存占用	固定，可能浪费	按需分配，节省内存
适用场景	中断号连续且数量少	中断号稀疏或数量大
Jacinto平台使用	GIC主中断控制器	GPIO、Mailbox等子控制器

线性映射：说白了就是一张大表。硬件中断号作为数组下标，直接拿到对应的Linux IRQ号。速度快，但浪费内存。比如GIC有256个中断，你就得开一个256个元素的数组。Jacinto的GIC-500就用的线性映射，因为它的中断号是连续的0~255。

树形映射：用基数树来存储映射关系。硬件中断号作为key，Linux IRQ号作为value。查找时走树路径，速度稍慢但内存省。GPIO控制器经常用这个，因为GPIO引脚的中断号可能只用了几个，开大数组太浪费。

我的经验：在Jacinto J721E上做GPIO中断时，我一开始用了线性映射，结果系统启动时分配了2MB的映射表，实际只用了几十个中断。后来改成树形映射，内存占用降到几十KB。所以，中断号稀疏的场景，千万别偷懒用线性映射。

映射流程实战

在Jacinto平台BSP中，中断映射的典型流程是这样的：

设备树解析：内核解析interrupt-parent和interrupts属性，找到中断控制器节点
irq_domain创建：中断控制器驱动调用irq_domain_add_linear()或irq_domain_add_tree()
映射建立：调用irq_create_mapping()或irq_of_parse_and_map()
中断处理：硬件中断触发，GIC通过irq_find_mapping()找到对应的IRQ号

看一段实际代码，这是我之前在Jacinto平台上写的一个GPIO中断控制器的映射初始化：

static int gpio_irq_domain_init(struct gpio_chip *gc)
{
    struct device_node *np = gc->parent->of_node;
    struct irq_domain *domain;

    /* 创建树形映射域，因为GPIO中断号可能不连续 */
    domain = irq_domain_add_linear(np, gc->ngpio,
                       &gpio_irq_domain_ops, gc);
    if (!domain) {
        dev_err(gc->parent, "Failed to add irq domain\n");
        return -ENOMEM;
    }

    gc->irq.domain = domain;
    return 0;
}

这里我用了irq_domain_add_linear()，因为GPIO引脚数量固定（比如J721E的GPIO有84个），而且中断号是连续的0~83，线性映射更合适。嗯，这里要注意：irq_domain_ops里的.map和.unmap回调一定要实现，否则中断来了内核找不到处理函数。

避坑指南：我曾经在调试一个SPI中断时，发现中断号映射成功了，但中断就是不触发。查了两天才发现，设备树里interrupt-cells配错了，导致解析出来的硬件中断号偏移了4位。所以，设备树的中断属性一定要跟中断控制器的#interrupt-cells严格匹配。

映射关系可视化

为了让你更直观地理解整个映射流程，我画了一张图：

映射操作函数

在实际开发中，你主要会用这几个API：

函数	作用	使用场景
`irq_domain_add_linear()`	创建线性映射域	GIC、GPIO等连续中断号
`irq_domain_add_tree()`	创建树形映射域	Mailbox、PRU等稀疏中断
`irq_create_mapping()`	建立单个映射	动态分配IRQ号
`irq_find_mapping()`	根据hwirq查找virq	中断处理流程
`irq_dispose_mapping()`	释放映射	驱动卸载时

我个人习惯在设备树解析完成后，立即调用irq_create_mapping()建立映射，而不是等到中断注册时再做。这样可以在驱动初始化阶段就发现映射问题，而不是等到运行时才崩溃。

调试技巧：在/proc/interrupts里可以看到映射后的IRQ号。如果发现某个中断的计数一直为0，先检查映射是否成功——用cat /sys/kernel/debug/irq_domain_mapping查看当前所有映射关系。

Jacinto平台的特殊处理

Jacinto平台的多核架构让中断映射多了一层复杂性。GIC-500支持SPI（共享外设中断）和PPI（私有外设中断），它们的映射方式不同：

SPI：全局中断号，所有核共享，用线性映射
PPI：每个核私有，中断号重复，用树形映射+核ID区分

我记得在调试J721E的DMA中断时，发现同一个硬件中断号在不同核上映射到了不同的Linux IRQ号。查了GIC手册才知道，PPI中断的映射必须带上cpu_mask参数，否则映射会混乱。

嗯，这里还要注意：Jacinto的中断控制器级联也很常见。比如GPIO控制器挂在GIC下面，GPIO自己的中断号是0~83，但到了GIC层面，它只占一个SPI中断号。这种两级映射，需要分别在GPIO域和GIC域建立irq_domain。我见过不少新手在这里栽跟头——只配了GIC的映射，忘了配GPIO域的映射，结果GPIO子中断全都不工作。