内核启动时的中断和时钟的初始化流程

总结

内核通过start_kernel从汇编进入c世界，在用serup_arch设置体系架构的时候，会返回当前机器的machine_desc；然后init_IRQ和time_init来初始化中断。时钟子系统

start_kernelsetup_arch(&command_line);mdesc = setup_machine_fdt(atags_vaddr) //返回成功匹配的machine_descmachine_desc = mdesc; //赋值给全局变量machine_desc，以供后续初始化等操作使用，比如给下面的中断和时钟子系统使用......init_IRQmachine_desc->init_irq()irqchip_initof_irq_init(__irqchip_of_table) //IRQCHIP_DECLARE(gic_v3, "arm,gic-v3", gic_of_init)......time_initif (machine_desc->init_time)machine_desc->init_time of_clk_init(NULL);timer_probe();elseof_clk_init(NULL);for_each_matching_node_and_match(np, matches, &match) // CLK_OF_DECLARE(asr1803_clk, "asr,asr1803-clock", asr1803_clk_init);由晶振+pll给cpu核心和外设产生时钟timer_probe();for_each_matching_node_and_match(np, __timer_of_table, &match) //TIMER_OF_DECLARE(mmp_timer, "mrvl,mmp-timer", mmp_dt_init_timer)；定时器外设

setup_arch

setup_machine_fdt

of_flat_dt_match_machine去匹配设备树，和DT_MACHINE_START定义的machine_desc中的兼容属性，并返回这个machine_desc

const struct machine_desc * __init setup_machine_fdt(void *dt_virt)
{const struct machine_desc *mdesc, *mdesc_best = NULL;#if defined(CONFIG_ARCH_MULTIPLATFORM) || defined(CONFIG_ARM_SINGLE_ARMV7M)DT_MACHINE_START(GENERIC_DT, "Generic DT based system").l2c_aux_val = 0x0,.l2c_aux_mask = ~0x0,MACHINE_ENDmdesc_best = &__mach_desc_GENERIC_DT;
#endifif (!dt_virt || !early_init_dt_verify(dt_virt))return NULL;mdesc = of_flat_dt_match_machine(mdesc_best, arch_get_next_mach);if (!mdesc) {const char *prop;int size;unsigned long dt_root;early_print("\nError: unrecognized/unsupported ""device tree compatible list:\n[ ");dt_root = of_get_flat_dt_root();prop = of_get_flat_dt_prop(dt_root, "compatible", &size);while (size > 0) {early_print("'%s' ", prop);size -= strlen(prop) + 1;prop += strlen(prop) + 1;}early_print("]\n\n");dump_machine_table(); /* does not return */}/* We really don't want to do this, but sometimes firmware provides buggy data */if (mdesc->dt_fixup)mdesc->dt_fixup();early_init_dt_scan_nodes();/* Change machine number to match the mdesc we're using */__machine_arch_type = mdesc->nr;return mdesc;
}

arch_get_next_mach

__arch_info_begin就是在链接脚本vmlinux.lds.S定义

static const void * __init arch_get_next_mach(const char *const **match)
{static const struct machine_desc *mdesc = __arch_info_begin;const struct machine_desc *m = mdesc;if (m >= __arch_info_end)return NULL;mdesc++;*match = m->dt_compat;return m;
}//arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S.init.arch.info : {__arch_info_begin = .;*(.arch.info.init)__arch_info_end = .;}
......
ASSERT((__proc_info_end - __proc_info_begin), "missing CPU support")
ASSERT((__arch_info_end - __arch_info_begin), "no machine record defined")

DT_MACHINE_START

arch/arm/include/asm/mach/arch.h的DT_MACHINE_START将machine_desc放进__arch_info_begin -- __arch_info_end的段空间中

extern const struct machine_desc __arch_info_begin[], __arch_info_end[];
#define for_each_machine_desc(p)			\for (p = __arch_info_begin; p < __arch_info_end; p++)/** Set of macros to define architecture features.  This is built into* a table by the linker.*/
#define MACHINE_START(_type,_name)			\
static const struct machine_desc __mach_desc_##_type	\__used							\__attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {	\.nr		= MACH_TYPE_##_type,		\.name		= _name,#define MACHINE_END				\
};#define DT_MACHINE_START(_name, _namestr)		\
static const struct machine_desc __mach_desc_##_name	\__used							\__attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {	\.nr		= ~0,				\.name		= _namestr,#endif

dt_compat

ARM Linux 3.x在引入设备树之后，MACHINE_START变更为DT_MACHINE_START，其中含有一个.dt_compat成员，用于表明相关的设备与.dts中根节点的兼容属性兼容关系

/ {model = "ASR 1828(C260SA) CPE";compatible = "asr,1803-evb", "asr,1803";.......
}static const char *asr1803_dt_board_compat[] __initdata = {"asr,1803-evb",NULL,
};
DT_MACHINE_START(ASR1803_DT, "ASR ASR1803 (Device Tree Support)").map_io         = mmp_map_io,.init_irq       = irqchip_init,.init_time      = mmp_init_time,.reserve        = asr1803_reserve,.init_machine   = asr1803_dt_init_machine,.dt_compat      = asr1803_dt_board_compat,.restart        = mmp_arch_restart,
MACHINE_END

init_IRQ

init_IRQ会调用machine_desc->init_irq，根据上面DT_MACHINE_START的定义，也即irqchip_init；中断控制器驱动会定义IRQCHIP_DECLARE(gic_v3, "arm,gic-v3", gicv3_of_init);经过_OF_DECLARE展开，就会产生__irqchip_of_table；因为还没初始化deivce-bus-driver这套去走match/probe自动回调驱动的probe，又要兼容设备树，只能前期去主动匹配后，调用初始化函数

#define _OF_DECLARE(table, name, compat, fn, fn_type)			\static const struct of_device_id __of_table_##name		\__used __section(__##table##_of_table)			\__aligned(__alignof__(struct of_device_id))		\= { .compatible = compat,				\.data = (fn == (fn_type)NULL) ? fn : fn  }void __init irqchip_init(void)
{of_irq_init(__irqchip_of_table);acpi_probe_device_table(irqchip);
}

然后通过for_each_matching_node_and_match 来解析设备树节点，并在后续主动调用.data,也即gicv3_of_init。主要代码为desc->irq_init_cb = match->data; desc->irq_init_cb(desc->dev,desc->interrupt_parent);

void __init of_irq_init(const struct of_device_id *matches)
{const struct of_device_id *match;struct device_node *np, *parent = NULL;struct of_intc_desc *desc, *temp_desc;struct list_head intc_desc_list, intc_parent_list;INIT_LIST_HEAD(&intc_desc_list);INIT_LIST_HEAD(&intc_parent_list);for_each_matching_node_and_match(np, matches, &match) {if (!of_property_read_bool(np, "interrupt-controller") ||!of_device_is_available(np))continue;if (WARN(!match->data, "of_irq_init: no init function for %s\n",match->compatible))continue;/** Here, we allocate and populate an of_intc_desc with the node* pointer, interrupt-parent device_node etc.*/desc = kzalloc(sizeof(*desc), GFP_KERNEL);if (!desc) {of_node_put(np);goto err;}desc->irq_init_cb = match->data;desc->dev = of_node_get(np);desc->interrupt_parent = of_irq_find_parent(np);if (desc->interrupt_parent == np)desc->interrupt_parent = NULL;list_add_tail(&desc->list, &intc_desc_list);}/** The root irq controller is the one without an interrupt-parent.* That one goes first, followed by the controllers that reference it,* followed by the ones that reference the 2nd level controllers, etc.*/while (!list_empty(&intc_desc_list)) {/** Process all controllers with the current 'parent'.* First pass will be looking for NULL as the parent.* The assumption is that NULL parent means a root controller.*/list_for_each_entry_safe(desc, temp_desc, &intc_desc_list, list) {int ret;if (desc->interrupt_parent != parent)continue;list_del(&desc->list);of_node_set_flag(desc->dev, OF_POPULATED);pr_debug("of_irq_init: init %pOF (%p), parent %p\n",desc->dev,desc->dev, desc->interrupt_parent);ret = desc->irq_init_cb(desc->dev,desc->interrupt_parent);if (ret) {of_node_clear_flag(desc->dev, OF_POPULATED);kfree(desc);continue;}/** This one is now set up; add it to the parent list so* its children can get processed in a subsequent pass.*/list_add_tail(&desc->list, &intc_parent_list);}/* Get the next pending parent that might have children */desc = list_first_entry_or_null(&intc_parent_list,typeof(*desc), list);if (!desc) {pr_err("of_irq_init: children remain, but no parents\n");break;}list_del(&desc->list);parent = desc->dev;kfree(desc);}list_for_each_entry_safe(desc, temp_desc, &intc_parent_list, list) {list_del(&desc->list);kfree(desc);}
err:list_for_each_entry_safe(desc, temp_desc, &intc_desc_list, list) {list_del(&desc->list);of_node_put(desc->dev);kfree(desc);}
}

time_init

time_init会调用machine_desc->init_time，根据上面DT_MACHINE_START的定义，也即mmp_init_time；主要使用of_clk_init和timer_probe初始化时钟

static void __init mmp_init_time(void)
{enable_pxawdt_clock();/* Reset and Enable the Timer set0, Select the timer set's fast clock source as 3.25MHz *//* The actual clock value for each timer in the timer set are decided by the TMR_CCR *//* The MIPSRAM actually uses the 2nd timer of timer set0 to count LPM periods*/__raw_writel(APBC_APBCLK | APBC_RST, APBC_MMPX_TIMER0);__raw_writel(APBC_APBCLK | APBC_FNCLK | APBC_FNCLKSEL(3),APBC_MMPX_TIMER0);#if 0/* Reset and Enable the Timer set0, Select the timer set's fast clock source as 3.25MHz *//* MIPSRAM uses this timer to time LPM periods */__raw_writel(APBC_APBCLK | APBC_RST, APBC_MMPX_TIMER1);__raw_writel(APBC_APBCLK | APBC_FNCLK | APBC_FNCLKSEL(3),APBC_MMPX_TIMER1);
#else/** the CP timer(used as cp watchdog timer) is not routed to AP, AP uses* cp timer as timer tick, cp uses APB Timer1(d4016000)* cp timer is fixed at 13MHZ, here to enable and reset the core timer*/__raw_writel(APBC_APBCLK | APBC_FNCLK | APBC_RST, APBCP_TICER);__raw_writel(APBC_APBCLK | APBC_FNCLK, APBCP_TICER);
#endifof_clk_init(NULL);timer_probe();coresight_debug_init();
}

of_clk_init

CLK_OF_DECLARE(asr1803_clk, "asr,asr1803-clock", asr1803_clk_init);经过_OF_DECLARE展开，就会产生__clk_of_table；然后通过for_each_matching_node_and_match 来解析设备树节点，并在后续主动调用.data，也即asr1803_clk_init；它由晶振+pll给cpu核心和外设产生时钟；主要代码为：

matches = &__clk_of_table; （匹配）

parent->clk_init_cb = match->data; （初始化回调函数）

clk_provider->clk_init_cb(clk_provider->np); （执行回调）

void __init of_clk_init(const struct of_device_id *matches)
{const struct of_device_id *match;struct device_node *np;struct clock_provider *clk_provider, *next;bool is_init_done;bool force = false;LIST_HEAD(clk_provider_list);if (!matches)matches = &__clk_of_table;/* First prepare the list of the clocks providers */for_each_matching_node_and_match(np, matches, &match) {struct clock_provider *parent;if (!of_device_is_available(np))continue;parent = kzalloc(sizeof(*parent), GFP_KERNEL);if (!parent) {list_for_each_entry_safe(clk_provider, next,&clk_provider_list, node) {list_del(&clk_provider->node);of_node_put(clk_provider->np);kfree(clk_provider);}of_node_put(np);return;}parent->clk_init_cb = match->data;parent->np = of_node_get(np);list_add_tail(&parent->node, &clk_provider_list);}while (!list_empty(&clk_provider_list)) {is_init_done = false;list_for_each_entry_safe(clk_provider, next,&clk_provider_list, node) {if (force || parent_ready(clk_provider->np)) {/* Don't populate platform devices */of_node_set_flag(clk_provider->np,OF_POPULATED);clk_provider->clk_init_cb(clk_provider->np);of_clk_set_defaults(clk_provider->np, true);list_del(&clk_provider->node);of_node_put(clk_provider->np);kfree(clk_provider);is_init_done = true;}}/** We didn't manage to initialize any of the* remaining providers during the last loop, so now we* initialize all the remaining ones unconditionally* in case the clock parent was not mandatory*/if (!is_init_done)force = true;}
}

timer_probe

TIMER_OF_DECLARE(mmp_timer, "mrvl,mmp-timer", mmp_dt_init_timer); 经过_OF_DECLARE展开，就会产生__timer_of_table；然后通过for_each_matching_node_and_match 来解析设备树节点，并在后续主动调用.data，也即mmp_dt_init_timer；主要代码为：

for_each_matching_node_and_match(np, __timer_of_table, &match); （匹配）

init_func_ret = match->data; （初始化回调函数）

init_func_ret(np); （执行回调）

extern struct of_device_id __timer_of_table[];static const struct of_device_id __timer_of_table_sentinel__used __section(__timer_of_table_end);void __init timer_probe(void)
{struct device_node *np;const struct of_device_id *match;of_init_fn_1_ret init_func_ret;unsigned timers = 0;int ret;for_each_matching_node_and_match(np, __timer_of_table, &match) {if (!of_device_is_available(np))continue;init_func_ret = match->data;ret = init_func_ret(np);if (ret) {if (ret != -EPROBE_DEFER)pr_err("Failed to initialize '%pOF': %d\n", np,ret);continue;}timers++;}timers += acpi_probe_device_table(timer);if (!timers)pr_crit("%s: no matching timers found\n", __func__);
}

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