4. 设备树中断：中断控制器、中断映射、中断号、中断标志

中断，是嵌入式系统里最核心的异步事件处理机制。没有中断，CPU就得轮询，效率低得吓人。在设备树里描述中断，说白了就是告诉内核：哪个设备能产生中断，中断信号怎么走，最终送到哪个中断控制器。

我刚开始接触设备树中断时，也被那一堆 interrupt-parent、interrupts、interrupt-cells 搞得晕头转向。后来在项目里调一个触摸屏驱动，死活收不到中断，才发现是中断映射配错了。嗯，从那以后，我对中断这块就格外上心。

4.1 中断控制器与中断生产者

设备树里，中断相关的节点分两类：

• 中断生产者（Interrupt Producer）：能发出中断信号的设备，比如 GPIO 按键、网卡、UART。
• 中断控制器（Interrupt Controller）：接收中断信号，并转发给 CPU 的硬件模块，比如 GIC（Generic Interrupt Controller）、NVIC。

一个 SoC 里可能有多个中断控制器，它们可以级联。比如 GPIO 控制器本身也是一个中断控制器，GPIO 引脚上的中断先送到 GPIO 控制器，再送到 GIC。

4.2 中断映射：信号是怎么走的

中断映射，就是描述中断信号从设备到 CPU 的完整路径。设备树通过 interrupt-parent 和 interrupts 属性建立映射关系。

举个例子，一个 UART 设备连接到 GIC：

gic: interrupt-controller@f0001000 {
    compatible = "arm,cortex-a15-gic";
    interrupt-controller;
    #interrupt-cells = <3>;
    reg = <0xf0001000 0x1000>;
};

uart0: serial@f0002000 {
    compatible = "arm,pl011";
    reg = <0xf0002000 0x1000>;
    interrupt-parent = <&gic>;
    interrupts = <0 33 4>;
};

这里 interrupts = <0 33 4> 的三个 cell 含义由 GIC 的 #interrupt-cells = <3> 决定：

Cell 位置	含义	常见取值
cell 0	中断类型	0 = SPI（共享外设中断），1 = PPI（私有外设中断）
cell 1	中断号	SPI 从 32 开始编号，PPI 从 16 开始
cell 2	中断标志	触发类型和极性

4.3 中断号：硬件号与 Linux IRQ 号

这里有个容易混淆的点：设备树里写的 中断号 是硬件中断号，不是 Linux 内核里使用的 IRQ 号。

Linux 内核在初始化时，会通过 irq_domain 把硬件中断号映射到 Linux IRQ 号。驱动开发者在 probe 函数里调用 platform_get_irq() 或 irq_of_parse_and_map() 拿到的，已经是映射后的 Linux IRQ 号。

我曾经在调试一个网卡驱动时，直接拿设备树里的硬件中断号去注册中断处理函数，结果系统直接崩溃。后来才发现，必须用映射后的 IRQ 号。

4.4 中断标志：触发类型与极性

中断标志决定了中断信号怎么触发。常见的标志定义在 include/dt-bindings/interrupt-controller/irq.h 里：

宏定义	值	含义
IRQ_TYPE_EDGE_RISING	1	上升沿触发
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING	2	下降沿触发
IRQ_TYPE_EDGE_BOTH	3	双边沿触发
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH	4	高电平触发
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW	8	低电平触发

举个例子，一个按键中断，按下时电平从高变低，松开时恢复高电平。如果按键硬件是低电平有效，应该用 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW 或 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING。选哪个？

• 电平触发：只要电平保持有效状态，中断就一直触发。适合需要持续通知的场景。
• 边沿触发：只在电平跳变时触发一次。适合按键这种只关心动作瞬间的场景。

我个人习惯：按键用边沿触发，避免在按下期间反复触发中断。但要注意，如果按键有抖动，边沿触发可能会产生多次中断，需要在驱动里做消抖处理。

4.5 多中断控制器级联

复杂 SoC 里，中断控制器经常级联。比如 GPIO 控制器作为 GIC 的子中断控制器：

gpio0: gpio@f0003000 {
    compatible = "brcm,bcm2835-gpio";
    reg = <0xf0003000 0x1000>;
    gpio-controller;
    #gpio-cells = <2>;
    interrupt-controller;
    #interrupt-cells = <2>;
    interrupt-parent = <&gic>;
    interrupts = <0 42 4>;
};

key: gpio-keys {
    compatible = "gpio-keys";
    interrupt-parent = <&gpio0>;
    interrupts = <17 2>;  /* GPIO 17，下降沿触发 */
};

这里 key 节点的中断先送到 gpio0，gpio0 再通过自己的中断线（中断号 42）送到 gic。Linux 内核的 irq_domain 会建立两级映射：

1. GPIO 子域：把 GPIO 引脚中断号映射到 GPIO 控制器的 Linux IRQ 号。
2. GIC 父域：把 GPIO 控制器的中断线映射到 GIC 的 Linux IRQ 号。

驱动里调用 platform_get_irq() 时，内核会自动穿越这两级映射，返回最终的 Linux IRQ 号。你想想看，如果手动去算这个映射关系，得有多痛苦？

4.6 中断映射流程图

下面这张图展示了中断从设备到 CPU 的完整映射路径：

4.7 驱动里怎么拿中断

设备树配好了，驱动里拿中断其实很简单。以 platform 驱动为例：

static int my_driver_probe(struct platform_device *pdev)
{
    int irq;
    int ret;

    /* 获取中断号，自动完成映射 */
    irq = platform_get_irq(pdev, 0);
    if (irq < 0) {
        dev_err(&pdev->dev, "failed to get irq\n");
        return irq;
    }

    /* 注册中断处理函数 */
    ret = request_irq(irq, my_interrupt_handler,
                      IRQF_TRIGGER_FALLING,
                      "my_device", dev);
    if (ret) {
        dev_err(&pdev->dev, "failed to request irq\n");
        return ret;
    }

    return 0;
}

这里 platform_get_irq(pdev, 0) 拿的是设备树里 interrupts 属性中第 0 个中断。如果设备有多个中断，可以用 platform_get_irq(pdev, 1) 拿第二个。

4.8 常见问题与排查方法

中断配置出问题，现象通常是驱动 probe 成功，但中断从不触发，或者系统频繁崩溃。我总结了几条排查思路：

现象	可能原因	排查方法
中断从不触发	中断号错误、中断标志不匹配	检查 /proc/interrupts 看中断是否注册
系统频繁崩溃	中断标志用错，导致中断风暴	电平触发误配成边沿触发
probe 返回 -EINVAL	interrupt-parent 指向错误	检查设备树 phandle 是否正确
中断号对不上	硬件号与 Linux IRQ 号混淆	用 cat /proc/interrupts 确认实际 IRQ 号

中断配置是设备树里最容易出错的地方之一。我的经验是：先确认中断控制器的 #interrupt-cells，再确认每个 cell 的含义，最后在驱动里用 platform_get_irq 验证。只要这三步走对，中断基本不会出大问题。