基于宋宝华《Linux设备驱动开发详解-基于最新的Linux4.0内核》。
为了让Linux在一个全新的SoC上运行，需要提供大量的底层支撑：
- 定时器节拍
- 中断控制器
- SMP启动
- CPU热插拔
- GPIO
- 时钟
- pinctrl
- DMA
定时器节拍
当前Linux多采用无节拍(根据系统的运行情况，以事件驱动的方式动态决定下一个节拍在何时产生)方案，并支持高精度定时器，内核的配置一般会使能NO_HZ和HIGH_RES_TIMERS。
实现：clock_event_device、clocksource。
...
static struct irqaction xxx_timer_irq = {
.name = "xxx_tick",
.flags = IRQF_TIMER,
.irq = 0,
.handler = xxx_timer_interrupt,
.dev_id = &xxx_clockevent,
}
对于多核处理器来说，一般的做法是给每个核分配一个独立的定时器，各个核根据自身的运行情况动态的设置自己时钟中断发生的时刻。
处理器间通讯，通过IPI（Internal Processor Interrupt）广播到其他核。在R-Car SoC，是通过MFIS（Multifunctional Interface）实现。
中断控制器
芯片供应商需要提供以下API的底层支持：
request_irq()
enable_irq() /* 与具体中断控制器有关 */
disable_irq() /* 与具体中断控制器有关 */
local_irq_enable() /* 与具体中断控制器无关 */
local_irq_disable() /* 与具体中断控制器无关 */
指令：
CPSID/CPSIE—— >= Arm v6
MRS/MSR—— < Arm v6
在内核中，通过irq_chip结构体来描述中断控制器。
struct irq_chip{
...
void (*irq_ack)(struct irq_data *data); /* 清中断 */
void (*irq_mask)(struct irq_data *data); /* mask */
...
void (*irq_unmask)(struct irq_data *data); /* unmask */
...
int (*irq_set_type)(struct irq_data *data, unsigned int flow_type); /* 设置触发方式 */
}
对于有多个中断控制器的，其之间可能是级联的。
drivers/pinctrl/sirf/pinctrl-sirf.c中，显示了如何实现级联：
static int sirfsoc_gpio_probe(struct device_node *np)
{
...
gpiochip_set_chained_irqchip(&sgpio->chip.gc,
&sirfsoc_irq_chip,
bank->parent_irq, /* 上一级中断号 */
sirfsoc_gpio_handle_irq); /* 上一级中断服务程序 */
...
}
...
static void sirfsoc_gpio_handle_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc)
{
...
if((status & 0x01) && (ctrl & SIRFSOC_GPIO_CTL_INTR_EN_MASK))
{
generic_handle_irq(irq_find_mapping(gc->irqdomain,
idx+bank->id * SIRFSOC_GPIO_BANK_SIZE));
}
...
}
以上，假设，中断服务程序为deva_isr()。
如果GPIO0_5中断发生的时候，内核的调用顺序是：
sirfsoc_gpio_handle_irq()
->
generic_handle_irq()
->
deva_isr().
SMP
每个CPU都有一个自身的ID。
一般在上电时，ID不是0的CPU将自身置于WFI或WFE状态，并等待CPU0给其发CPU核间中断或事件（一般通过SEV指令）以唤醒它。
#echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online #卸载CPU1，并将CPU1上的任务全部迁移到其他CPU中
#echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online #再次启动CPU1。之后，CPU1会主动参与系统中各个CPU之间要运行任务的负载均衡工作
CPU0唤醒其他CPU的动作在内核中被封装为一个smp_operations的结构体。
struct smp_operations{
...
void (*smp_init_cpus)(void);
void (*smp_prepare_cpus)(void);
void (*smp_secondary_init)(void);
void (*smp_boot_secondary)(void);
...
}
GPIO
在dirvers/gpio下实现了通用的基于gpiolib的GPIO驱动，其中定义了一个通用的用于描述底层GPIO控制器的gpio_chip结构体。
struct gpio_chip{
...
int (*request)(..);
int (*free)(..);
int (*direction_input)(..);
int (*direction_output)(..);
void (*set)(...);
...
}
时钟
clk结构体：
struct clk_init_data{
const char *name;
const struct clk_ops *ops;
const char **parent_name;
u8 num_parenets;
unsigned long flags;
}
struct clk_ops{
int (*prepare)(...);
...
int (*enable)(...);
int (*disable)(...);
...
int (*set_rate)(...);
...
}
struct clk_hw{
struc clk *clk;
const struct clk_init_data *init;
}
struct clk{
const char *name;
const struc clk_ops *ops;
struct clk_hw *hw;
...
}
pinctrl
配置一个或一组引脚的功能和特性
- 枚举并命名pin控制器可控制的所有引脚
- 提供引脚复用的能力
- 提供配置引脚的能力，如驱动能力、上拉下拉、开漏等
DMA
dmaengine是一套通用的DMA驱动框架，为具体使用DMA通道的设备驱动提供一套通用的API，而且也定义了用具体的DMA 控制器实现这一套API的方法。
使用DMA引擎的过程可分为几步：
...
desc = dmaengine_prep_dma_cyclic(...); /* 初始化描述符 */
...
prtd->cookie = dmaengine_submit(desc); /* 将该描述符插入dmaengine驱动的传输队列 */
...
dma_async_issue_pending(prtd_dma_chan); /* DMA传输开始 */