在gicv3中，引入了一種新的中斷型別。message based interrupts，訊息中斷。

一、訊息中斷

外設，不在通過專用中斷線，向gic傳送中斷，而是寫gic的暫存器，來發送中斷。

這樣的一個好處是，可以減少中斷線的個數。

為了支援訊息中斷，gicv3，增加了LPI，來支援訊息中斷。並且為他分配了特別多的中斷號，從8192開始，移植到16777216。

LPI，locality-specific peripheral interrupts。spec中，用了一章，來介紹這個LPI。

二、LPI介紹

LPI是一種基於訊息的邊沿中斷。也就是，中斷資訊，不在通過中斷線，進行傳遞，而是通過memory。gic內部，提供一個暫存器，當外設往這個地址，寫入資料時，就往gic傳送了一箇中斷。

在soc系統中，外設想要傳送中斷給gic，是需要一根中斷線的。如果現在一個外設，需要增加一箇中斷，那麼就要增加一根中斷線，然後連線到gic。這樣，就需要修改設計。而引入了LPI之後，當外設需要增加中斷，只需要使用LPI方式，傳輸中斷即可，不需要修改soc設計。

引入了LPI之後，gicv3中，還加入了ITS元件，interrupt translation service。ITS將接收到的LPI中斷，進行解析，然後傳送到對應的redistributor，再由redistributor將中斷資訊，傳送給cpu interface。

以下是帶LPI的框圖。外設，通過寫 GITS_TRANSLATER 暫存器，來傳遞訊息中斷。

LPI，和SPI,PPI,SGI有些差別，LPI的中斷的配置，以及中斷的狀態，是儲存在memory的表中，而不是儲存在gic的暫存器中的。

◾GICR_PROPBASER：儲存LPI中斷配置表的基地址

◾GICR_PENDBASER: 儲存LPI中斷狀態表的基地址

這裡，就涉及到兩個表：

1、LPI中斷配置表

該表，儲存在memory中。基地址，由GICR_PROPBASER暫存器決定。

該暫存器描述如下：

其中的Physical_Address欄位，指定了LPI中斷配置表的基地址。

對於LPI配置表，每個LPI中斷，佔用1個位元組，指定了該中斷的使能和中斷優先順序。

當外部發送LPI中斷給redistributor，redistributor首先要查該表，也就是要訪問memory來獲取LPI中斷的配置。為了加速這過程，redistributor中可以配置cache，用來快取LPI中斷的配置資訊。

因為有了cache，所以LPI中斷的配置資訊，就有了2份拷貝，一份在memory中，一份在redistributor的cache中。如果軟體修改了memory中的LPI中斷的配置資訊，需要將redistributor中的cache資訊給無效掉。

2、LPI中斷狀態表

該表，處於memory中，儲存了LPI中斷的狀態，是否pending狀態。

LPI中斷的狀態，不是儲存在暫存器中，而是儲存在memory中的pending表中。該狀態表，由redistributor來進行更改。而該table的基地址，是由軟體來設定的。

軟體通過設定 GICR_PENDBASER 暫存器來設定。

該暫存器，設定LPI狀態表的基地址，該狀態表的memory的屬性，如shareability，cache屬性等。

每個LPI中斷，佔用一個bit空間

◾0： 該LPI中斷，沒有處於pending狀態

◾1： 該LPI中斷，處於pending狀態

該狀態表，由redistributor來設定。軟體如果修改該表，會引發unpredictable行為。

三、LPI的實現方式

為了實現LPI，gicv3定義了以下兩種方法來實現：

◾使用ITS，將外設傳送到eventID，轉換成LPI 中斷號

◾forwarding方式，直接訪問redistributor的暫存器GICR_SERLPIR，直接傳送LPI中斷

1、forwarding方式

這種方式，比較簡單，主要由下面幾個暫存器來實現：

◾GICR_SERLPIR

◾GICR_CLRLPIR

◾GICR_INVLPIR

◾GICR_INVALLR

◾GICR_SYNCR

其gic框圖如下所示：

GICR_SERLPIR，將指定的LPI中斷，設定為pending狀態。

GICR_INVLPIR，將指定的LPI中斷，清除pending狀態。暫存器內容和GICR_SERLPIR一致。

GICR_INVLPIR，將快取中，指定LPI的快取給無效掉，使GIC重新從memory中載入LPI的配置。

GICR_INVALLR，將快取中，所有LPI的快取給無效掉，使GIC重新從memory中，載入LPI中斷的配置。

GICR_SYNCR，對redistributor的操作是否完成。

暫存器，只有第0bit是有效的。如果為0，表示當前對redistributor的操作是完成的，如果為1，那麼是沒有完成的。

2、使用ITS方式

理解了forwarding方式，那麼理解ITS方式，就要容易了。forwarding方式，是直接得到了LPI的中斷號。

但是對於ITS方式，是不知道LPI的中斷號的。需要將外設傳送的DeviceID，eventID，通過一系列查表，得到LPI的中斷號以及該中斷對應的target redistributor，然後將LPI中斷，傳送給對應的redistributor。

下圖是帶有ITS的gic框圖：

外設，通過寫GITS_TRANSLATER暫存器，發起LPI中斷。寫操作，給ITS提供2個資訊：

◾EventID：值儲存在GITS_TRANSLATER暫存器中，表示外設傳送中斷的事件型別

◾DeviceID：表示哪一個外設發起LPI中斷。該值的傳遞，是實現自定義，例如，可以使用AXI的user訊號來傳遞。

ITS將DeviceID和eventID，通過一系列查表，得到LPI中斷號，再使用LPI中斷號查表，得到該中斷的目標cpu。

ITS將LPI中斷號，LPI中斷對應的目標cpu，傳送給對應的redistributor。redistributor再將該中斷資訊，傳送給CPU。

四、ITS

ITS是一個元件，用來提供給外設，傳送LPI中斷的，然後將LPI中斷，傳送給redistributor。

1、ITS處理流程

ITS使用三類表格，實現LPI的轉換和對映：

◾device table： 對映deviceID到中斷轉換表

◾interrupt translation table：對映EventID到INTID。以及INTID屬於的collection組

◾collection table：對映collection到redistributor

當外設往GITS_TRANSLATER暫存器中寫資料後，ITS做如下操作：

◾使用DeviceID，從裝置表（device table）中選擇索引為DeviceID的表項。從該表項中，得到中斷對映表的位置

◾使用EventID，從中斷對映表中選擇索引為EventID的表項。得到中斷號，以及中斷所屬的collection號

◾使用collection號，從collection表格中，選擇索引為collection號的表項。得到redistributor的對映資訊

◾根據collection表項的對映資訊，將中斷資訊，傳送給對應的redistributor

以上是物理LPI中斷的ITS流程。虛擬LPI中斷的ITS流程與之類似。以下是處理流程圖：

2、ITS命令

ITS操作，會涉及到很多表，而這些表的建立，維護是通過ITS命令，來實現的。雖然這些表，是在記憶體中的，但是GICv3和GICv4，不支援直接訪問這些表，而是要通過ITS命令，來配置這些表。

ITS的操作，是通過命令，來控制的。外部通過傳送命令給ITS，ITS然後去執行命令，每個命令，佔32位元組。

ITS有command佇列，命令寫在這個佇列裡面。ITS會自動的按照佇列順序，一一執行。

每個命令佔32個位元組。

命令，存放在記憶體中，GITS_CBASE，儲存命令的首地址。GITS_CREADR，是由ITS控制，表示下一個命令的地址。GITS_CWRITER，是下一個待寫命令的地址。軟體往GITS_CWRITER地址處，寫入命令，之後ITS就會執行這個命令。

ITS提供的命令，有很多，可以查閱GIC手冊獲取更多。

以下是CLEAR命令。

3、ITS table

ITS包括很多個表，這些表均處於 non-secure區域。

GITS_BASER，指定ITS表的基地址和大小。軟體，在使用ITS之前，必須要配置。

其中的Physical_Address欄位，就指定了表的基地址所在位置。

以下是各個表的基地址，對應的暫存器。

五、總結

gicv3中，引入了訊息中斷，並且為之，支援了LPI。分配了大量的中斷號，用於LPI。對於LPI的實現，有2種方式，一種是訪問redistributor提供的暫存器，一種是使用ITS。

不過對於手機arm cpu來說，其實是不需要LPI的，因為現有的中斷，已經符合要求，加入了LPI，讓gic更復雜，讓軟體操作，也更復雜。但是對於伺服器arm cpu，這個，就需要了，因為這個可以和PCIE相連，實現訊息中斷。個人感覺，這個LPI中斷，是為arm伺服器cpu，所使用的。

對於提供的gic IP來說，比如gic600，是有配置選項，決定，是否是否支援LPI中斷，以及是否需要ITS。

原文首發於駿的世界部落格
作者：盧駿.
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