4. 设备树中的中断与GPIO控制器

在嵌入式Linux网络驱动移植中，中断控制器（Interrupt Controller）与GPIO控制器（GPIO Controller）是设备树绑定的核心组成部分。网络接口卡（NIC）通常通过硬件中断线向CPU报告数据包到达、链路状态变化等事件，而GPIO则用于控制PHY复位、电源管理或LED指示。本章深入解析中断映射与GPIO引用的设备树描述机制。

4.1 中断控制器（interrupt-controller）

中断控制器是负责收集、优先级排序和分发硬件中断信号的IP核。在设备树中，中断控制器节点通过 interrupt-controller 布尔属性标识自身能力，并通过 #interrupt-cells 指定中断描述符所需的单元数。

以下是一个典型ARM GIC（Generic Interrupt Controller）的设备树节点示例：

gic: interrupt-controller@f1001000 {
    compatible = "arm,cortex-a9-gic";
    #interrupt-cells = <3>;
    interrupt-controller;
    reg = <0xf1001000 0x1000>,
          <0xf1000100 0x100>;
};

其中 #interrupt-cells = <3> 表示每个中断描述符由3个单元组成：中断类型（0=SPI，1=PPI）、中断号、触发标志（如上升沿、电平高）。

4.2 中断映射（interrupt-map）

中断映射用于处理中断控制器级联或PCIe等总线桥接场景。当设备连接到中间总线（如PCIe Root Complex）时，需要将总线侧的中断请求映射到父级中断控制器的具体中断线。interrupt-map 属性定义了这种转换规则。

PCIe中断映射典型示例：

pcie: pcie@f0000000 {
    compatible = "pci-host-ecam-generic";
    reg = <0xf0000000 0x10000000>;
    #address-cells = <3>;
    #size-cells = <2>;
    #interrupt-cells = <1>;
    interrupt-map-mask = <0xf800 0 0 7>;
    interrupt-map = <
        0x0000 0 0 1 &gic 0 0 0 42 4
        0x0000 0 0 2 &gic 0 0 0 43 4
        0x0000 0 0 3 &gic 0 0 0 44 4
        0x0000 0 0 4 &gic 0 0 0 45 4
    >;
};

上述映射将PCIe设备的中断请求INTA#~INTD#分别映射到GIC的中断42~45（SPI类型，高电平触发）。

4.3 GPIO控制器（gpio-controller）

GPIO控制器节点通过 gpio-controller 属性声明自身为GPIO控制器，并通过 #gpio-cells 指定GPIO描述符的单元数。网络驱动中常用GPIO控制PHY复位、电源使能或中断线复用。

典型GPIO控制器节点：

gpio0: gpio@f1002000 {
    compatible = "fsl,imx6q-gpio", "fsl,imx35-gpio";
    reg = <0xf1002000 0x4000>;
    interrupts = <0 68 4>;
    gpio-controller;
    #gpio-cells = <2>;
    interrupt-controller;
    #interrupt-cells = <2>;
};

其中 #gpio-cells = <2> 表示GPIO引用由两个单元组成：GPIO索引号（从0开始）和标志位（如GPIO_ACTIVE_HIGH=0，GPIO_ACTIVE_LOW=1）。

4.4 GPIO引用（gpios属性）

设备节点通过 gpios 或 *-gpios 属性引用GPIO控制器中的具体引脚。引用格式为：<phandle gpio-specifier>，其中phandle指向GPIO控制器节点，gpio-specifier根据 #gpio-cells 定义。

网络驱动中GPIO引用的典型场景：

&fec1 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_fec1>;
    phy-mode = "rgmii";
    phy-reset-gpios = <&gpio1 15 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    phy-reset-duration = <10>;
    status = "okay";
};

上述代码中 phy-reset-gpios 引用gpio1控制器的第15号引脚，低电平有效，用于PHY芯片硬件复位。

4.5 中断与GPIO的协同工作

在网络驱动中，中断控制器和GPIO控制器经常协同工作。例如，PHY芯片的中断输出引脚可能连接到SoC的GPIO，此时该GPIO需要配置为中断输入模式。

设备树描述示例：

&fec1 {
    pinctrl-0 = <&pinctrl_fec1>;
    phy-mode = "rgmii";
    phy-handle = <&phy0>;
    status = "okay";
};

mdio {
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;
    
    phy0: ethernet-phy@0 {
        reg = <0>;
        interrupts-extended = <&gpio1 16 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;
    };
};

这里 interrupts-extended 属性直接指定中断控制器为gpio1，中断号为16，下降沿触发。内核GPIO子系统会自动将gpio1_16配置为中断输入。

4.6 实践检查清单

在编写或移植网络驱动设备树时，请逐项确认以下要点：

1. 中断控制器声明：确认SoC的中断控制器节点包含 interrupt-controller 和 #interrupt-cells。
2. 中断父级指定：MAC节点通过 interrupt-parent 或 interrupts-extended 正确指向中断控制器。
3. 中断号与触发类型：核对芯片手册中的中断号，触发类型与硬件设计一致（电平/边沿）。
4. GPIO控制器声明：确认GPIO节点包含 gpio-controller 和 #gpio-cells。
5. GPIO引用格式：检查 phy-reset-gpios 等属性的phandle和specifier是否正确。
6. 中断映射一致性：对于PCIe等总线设备，验证 interrupt-map 的掩码和映射表项与硬件拓扑匹配。
7. 引脚复用冲突：确保GPIO引脚未被pinctrl子系统配置为其他功能。