U-Boot 中增加 GIC-400中断服务程序

在 U-Boot 中为 GIC-400（GICv2 架构）添加中断服务程序需要以下关键步骤，这里提供完整实现指南：

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步骤 1：启用 U-Boot 中断支持

在板级配置文件（如 include/configs/<board>.h）中添加：

#define CONFIG_USE_IRQ       // 启用中断支持
#define CONFIG_STACKSIZE_IRQ (8 * 1024)  // IRQ 栈大小
#define CONFIG_STACKSIZE_FIQ (4 * 1024)  // FIQ 栈大小

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步骤 2：实现 GIC-400 驱动

创建 drivers/irq/gic400.c：

#include <common.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/gic.h>// GIC-400 寄存器基址（根据 SoC 文档修改）
#define GICD_BASE 0x2C001000  // Distributor
#define GICC_BASE 0x2C002000  // CPU Interfacevoid gic400_init(void)
{// 1. 初始化 Distributorwritel(0x1, GICD_BASE + GICD_CTLR);  // 使能全局分发// 设置所有中断到 CPU0for (int i = 0; i < 32; i += 4) {writel(0x01010101, GICD_BASE + GICD_ITARGETSR + i);}// 2. 初始化 CPU Interfacewritel(0x1, GICC_BASE + GICC_CTLR);  // 使能 CPU 接口writel(0xF0, GICC_BASE + GICC_PMR);  // 设置优先级阈值
}uint32_t gic400_read_iar(void)
{return readl(GICC_BASE + GICC_IAR);
}void gic400_write_eoir(uint32_t irq)
{writel(irq, GICC_BASE + GICC_EOIR);
}

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步骤 3：实现中断处理框架

修改 arch/arm/lib/interrupts.c：

#include <asm/gic.h>// 定义最大中断号
#define MAX_IRQS 160// 中断处理函数指针数组
static irq_handler_t irq_handlers[MAX_IRQS];// 注册中断处理函数
void irq_register_handler(int irq, irq_handler_t handler)
{if (irq < MAX_IRQS)irq_handlers[irq] = handler;
}// 主中断处理函数
void do_irq(struct pt_regs *pt_regs)
{uint32_t irq = gic400_read_iar();uint32_t irq_num = irq & 0x3FF;  // 提取中断号if (irq_num < MAX_IRQS && irq_handlers[irq_num]) {irq_handlers[irq_num]();  // 调用注册的处理函数} else {printf("Unhandled IRQ: %u\n", irq_num);}gic400_write_eoir(irq);  // 结束中断
}

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步骤 4：集成到启动流程

在板级初始化文件 board/<vendor>/<board>/<board>.c 中添加：

#include <asm/gic.h>void enable_interrupts(void)
{asm volatile("cpsie i");  // 使能 ARM 全局中断
}int interrupt_init(void)
{gic400_init();      // 初始化 GIC-400enable_interrupts(); // 使能中断return 0;
}

在启动序列中调用（修改 common/board_r.c）：

static int initr_interrupts(void)
{interrupt_init();return 0;
}INIT_FUNC_WATCHDOG_INIT(initr_interrupts, 0, int, 0)

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步骤 5：注册具体中断服务程序

以 GPIO 中断为例（假设中断号=42）：

// 在驱动文件中注册
void gpio_irq_handler(void)
{printf("GPIO interrupt triggered!\n");// 添加具体处理逻辑// 清除中断标志...
}void gpio_init(void)
{// 初始化 GPIO 控制器...irq_register_handler(42, gpio_irq_handler);  // 注册中断// 在 GIC 中使能中断uint32_t reg_offset = 42 / 32;uint32_t bit_mask = 1 << (42 % 32);writel(bit_mask, GICD_BASE + GICD_ISENABLER + reg_offset * 4);
}

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步骤 6：编译配置

1. 修改 drivers/irq/Makefile：

   
   obj-$(CONFIG_GIC_V2) += gic400.o

2. 在 Kconfig 中添加配置项：

   
   config GIC_V2bool "GIC-400 Interrupt Controller"depends on USE_IRQdefault y

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关键验证步骤

1. 中断触发测试：

   
   => mm 0xGPIO_REG_ADDR 0 0x1  # 模拟触发中断

   观察控制台输出 "GPIO interrupt triggered!"

2. 寄存器检查：

   
   => md.l 0x2C001000 10  # 查看 GICD 状态
   => md.l 0x2C002000 10  # 查看 GICC 状态

3. 栈溢出防护：

   
   #define CONFIG_DEBUG_IRQ_STACK  // 启用栈检查

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常见问题解决

1. 中断无法触发：

   • 检查 GICD_CTLR[0] 和 GICC_CTLR[0] 是否置位

   • 确认中断信号是否路由到 CPU0

   • 验证向量表地址是否正确（CONFIG_SYS_EXCEPTION_VECTORS_HIGH）

2. 中断丢失：

   
   // 在 do_irq 开头添加
   local_irq_disable();  // 防止嵌套
   // ...处理中断...
   local_irq_enable();   // 退出前恢复

3. 性能优化：

   
   // 使用宏替代函数调用
   #define QUICK_IRQ_HANDLER(name) \
   static void __attribute__((naked)) name(void) \
   { \asm volatile("b 1f"); \asm volatile("1: ..."); \
   }

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注意：U-Boot 中断处理应保持极简原则：

1. 处理时间 < 100μs

2. 避免内存分配/复杂函数调用

3. 优先使用轮询模式处理复杂任务

4. 关键操作完成后立即清除中断标志

完成上述步骤后，可通过 make menuconfig 启用 CONFIG_GIC_V2 并编译测试。实际中断号需根据 SoC 文档确认，典型值：

• SPI 中断范围：32-1019

• PPI 中断范围：16-31

• SGI 中断范围：0-15