一、前言
最近在做实验室的版本兼容，很我一直以为这个gicv2和gicv3版本更新的年代不是很久。最后看了一下gicv2的文章发现在2016年都有了，为什么现在还有gicv2，吐槽一下。不过活还是得干，之前做过关于gicv3的东西，但是现在还得整个gicv2，在基于这个gicv3上进行修改，那么必须对比一下这两个之间的差别。
循序渐进，先整概念，再看源码。
二、概念
1、gic概念
gic : general interrupt controller
(1)、模型
(2)、分类
GIC中断控制器的分类：gicv1（已弃用），gicv2，gicv3，gicv4
- ◾gic400，支持gicv2架构版本。
- ◾gic500，支持gicv3架构版本。
- ◾gic600，支持gicv3架构版本
(3)、核心功能
gic的核心功能，就是对soc中外设的中断源的管理，并且提供给软件，配置以及控制这些中断源。
- ◾当对应的中断源有效时，gic根据该中断源的配置，决定是否将该中断信号，发送给CPU。如果有多个中断源有效，那么gic还会进行仲裁，选择最高优先级中断，发送给CPU。
- ◾当CPU接受到gic发送的中断，通过读取gic的寄存器，就可以知道，中断的来源来自于哪里，从而可以做相应的处理。
- ◾当CPU处理完中断之后，会告诉gic，其实就是访问gic的寄存器，该中断处理完毕。gic接受到该信息后，就将该中断源取消，避免又重新发送该中断给cpu以及允许中断抢占
(4)、gicv3较gicv2的特点
GICv3架构是GICv2架构的升级版，增加了很多东西。变化在于以下：
- ◾使用属性层次（affinity hierarchies），来对core进行标识，使gic支持更多的core
- ◾将cpu interface独立出来，用户可以将其设计在core内部
- ◾增加redistributor组件，用来连接distributor和cpu interface
- ◾增加了LPI，使用ITS来解析
- ◾对于cpu interface的寄存器，增加系统寄存器访问方式
2、中断的一些概念
(1)、中断的分类、分组
1-中断触发方式
- ◾edge-triggered: 边沿触发，当中断源产生一个边沿，中断有效
- ◾level-sensitive：电平触发，当中断源为指定电平，中断有效
2-中断类型(红色是gicv2特有)
- ◾PPI：（private peripheral interrupt），私有外设中断，该中断来源于外设，但是该中断只对指定的core有效。
- ◾SPI：（shared peripheral interrupt），共享外设中断，该中断来源于外设，但是该中断可以对所有的core有效。
- ◾SGI：（software-generated interrupt），软中断，软件产生的中断，用于给其他的core发送中断信号
- ◾LPI ： (Locality-specific Peripheral Interrupt)
3-中断号(红色是gicv2特有)
- ◾ID0-ID15，分配给SGI (一般会将0-7给REE,8-15给TEE)
- ◾ID16-ID31，分配给PPI
- ◾ID32-ID1019，分配给SPI
- ◾ID1020-ID1023，特殊中断号
- ◾ID1024-ID8191，reserved
- ◾8192及其以上，LPI
4-Group分组
Group分组(GICD_IGROUPRn) – gicv2
◾group0：安全中断，由nFIQ驱动
◾group1：非安全中断，由nIRQ驱动
Group分组(GICD_IGROUPRn)– gicv3
◾group0：安全中断
◾non-secure group1：非安全中断
◾secure group1：安全中断
gicv3的irq、fiq的标记
(2)、中断的状态
3、gic和ARM Core的连接
(1)、gicv2和ARM Core的连接
ARM cortex-A系列处理器，提供了4个管脚给soc，实现外界中断的传递
- ◾nIRQ： 物理普通中断
- ◾nFIQ: 物理快速中断
- ◾nVIRQ: 虚拟普通中断
- ◾nVFIQ: 虚拟快速中断
(2)、gicv3和ARM Core的连接
gicv3 AXI-stream协议
- ◾gic stream协议，是基于AXI-stream协议。用于gic的IRI组件，和cpu interface之间，传输信息。
- ◾distributor，redistributor和ITS，统称为IRI组件（interrupt routing infrastructure）。
- ◾gic stream协议，包含以下2个接口：
- (1)下行AXI-stream接口：用于IRI向cpu interface传递信息，连接
- (2)上行AXI-stream接口：用于cpu interface向IRI传递信息
4、gic的组件
(1)、gicv2的组件
在GICv2中，最大支持8个core
- ◾distributor：实现中断分发，对于PPI,SGI是各个core独有的中断，不参与目的core的仲裁，SPI是所有core共享的，根据配置决定中断发往的core。最后选择最高优先级中断发送给cpu interface。寄存器使用 GICD_ 作为前缀。一个gic中，只有一个GICD。
- ◾cpu interface：将GICD发送的中断信息，通过IRQ,FIQ管脚，传输给core。每一个core，有一个cpu interface。
- ◾virtual cpu interface：将GICD发送的虚拟中断信息，通过VIRQ，VFIQ管脚，传输给core。每一个core，有一个virtual cpu interface。
(2)、gicv3的组件
- ◾distributor：SPI中断的管理，将中断发送给redistributor
- ◾redistributor：PPI，SGI，LPI中断的管理，将中断发送给cpu interface
- ◾cpu interface：传输中断给core. (实现在core内部的)
- ◾ITS (Interrupt Translation Service components )：用来解析LPI中断.
5、gic的寄存器
(1)、gicv2的寄存器
gicv2寄存器，都是使用memory-mapped的方式去访问的
- ◾GICD_: distributor的寄存器
- ◾GICH_: 虚拟interface的控制寄存器
- ◾GICV_：虚拟interface的控制寄存器
- ◾GICC_: 虚拟cpu interface的寄存器
1-Distributor register
0x100-0x17C — > GICD_ISENABLERn
这个地址范围内一共可以表示32个32bit的寄存器(n=0x7c/4+1)
所以n的值为0-31,共可以表示32*32=1024个中断
2-cpu interface register
(2)、gicv3
提供了2种访问方式：
- 一种是memory-mapped的访问
- 一种是系统寄存器访问
6、Banking registers
1-什么是banking register？
Register banking refers to providing multiple copies of a register at the same address. The properties of a register access determine which copy of the register is addressed
一个寄存器一个地址，有多份拷贝. 根据寄存器的权限属性来决定访问这个地址的哪个拷贝
2-gic的banked寄存器有两类:
For Security Extensions, some registers are banked to provide separate Secure and Non-secure copies of the registers.
For multiprocessor system, some registers are banked.
7、gicv3的LPI中断
- ◾在gicv3中，引入了一种新的中断类型。message based interrupts，消息中断
外设，不在通过专用中断线，向gic发送中断，而是写gic的寄存器，来发送中断。
这样的一个好处是，可以减少中断线的个数，为了支持消息中断，gicv3，增加了LPI，来支持消息中断。并且为他分配了特别多的中断号，从8192开始，移植到16777216 - LPI的中断的配置，以及中断的状态，是保存在memory的表中，而不是保存在gic的寄存器中的。
- ◾GICR_PROPBASER：(64bit)保存LPI中断配置表的基地址
- ◾GICR_PENDBASER: (64bit)保存LPI中断状态表的基地址
- 当外部发送LPI中断给redistributor，redistributor首先要查该表，也就是要访问memory来获取LPI中断的配置。为了加速这过程，redistributor中可以配置cache，用来缓存LPI中断的配置信息。
- 因为有了cache，所以LPI中断的配置信息，就有了2份拷贝，一份在memory中，一份在redistributor的cache中。如果软件修改了memory中的LPI中断的配置信息，需要将redistributor中的cache信息给无效掉。
- LPI实现的两种方法:
- ◾使用ITS，将外设发送到eventID，转换成LPI 中断号
- ◾forwarding方式，直接访问redistributor的寄存器GICR_SERLPIR，直接发送LPI中断
8、gicv2的bypass功能
GICv2支持中断旁路模式，也就是gic外部的FIQ,IRQ直接接到core的FIQ，IRQ上，相当于gic是不使能的。也就是CFGSDISABLE是有效的，将GIC给无效掉。
gicv2支持bypass功能，这样gic就不起作用了，core的中断管脚，直接由soc的其他部门信号驱动。
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