[GICv3] 3. 物理中断处理（Physical Interrupt Handling）

中断生命周期

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1. 外设通过中断信号线生成中断，或者软件生成中断（SGI）。
2. Distributor 和 ReDistributor 配合按照中断分组和中断优先级仲裁后将最高优先级的中断分发到 CPU interface。
3. cpu interface 向中断发送到 PE
4. PE 读取 IAR 寄存器，中断变为 active 状态，并将中断优先级提升至最高，被称为运行优先级。
5. 中断处理完之后，PE 写 EOI 寄存器，中断优先级降低为 active 前的优先级。
6. deactivate 中断，使中断在下一次 pending 时，能够再次被 PE take。

中断状态转换状态机

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电平触发

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　　电平触发的状态机变化：A1->D->B2->E1

关键步骤

　　pending to Active & pending

　　当 PE 通过读取 CPU 接口中的 IAR（中断应答寄存器）之一来ack中断时，中断从pending转换为Active & pending。 此读取通常是在发生中断异常后执行的中断处理例程的一部分。 然而，软件也可以轮询 IAR。
此时，GIC deassert给PE的中断信号。

　　Active & pending to active

　　当外设取消置位中断信号时，中断从Active & pending转换为active状态。 通常发生在PE写外设的清除中断寄存器。

边沿触发

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　　状态机变化：A1->C->A2->E2

关键步骤

　　Active to Active & Pending

　　如果外设重新发出中断信号，则中断将从Active变为Active & Pending。

　　Active & Pending to Pending

　　当 PE 写CPU interface中的 EOIR 时，中断从Active & Pending状态变为Pending状态。 这表明 PE 已完成对第一个中断实例的处理。此时GIC重新向PE发出中断信号。

中断类型

PPI

　　PPI 是针对单个特定 PE 的中断，不同的 PE 可以使用相同的 INTID 来指示不同的事件。 PPI 可以是组 0 中断、安全组 1 中断或非安全组 1 中断。 它们可以支持边缘触发或电平触发。

SGI

　　SGI 通常用于核间通信，并通过写入 GIC 中的 SGI 寄存器来生成。 SGI 可以是组 0 或组 1 中断，并且它们仅支持边沿触发。

SPI

　　SPI 是外设中断，也就是什么DMA，UART，SPI中断之类的。分发器可以将其路由到可以处理中断的指定 PE，或者路由到系统中已配置为接受此类中断的一组 PE 之一的 PE。 SPI 可以是组 0 或组 1 中断，并且它们可以支持边沿触发或电平触发。

中断分组

　　GIC 支持三个中断组，每一个中断都需要指定属于某一个中断分组。

1. GROUP 0
2. Secure GROUP 1
3. Non-Secure Group 1

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• Group 0中断在任何时候都触发FIQ
• Secure group 1中断发生在PE处于secure状态时触发IRQ
• Non-Secure group 1中断发生在PE处于non-secure状态时触发IRQ
• Secure group 1中断发生在PE处于non-secure状态时触发FIQ
• Non-Secure group 1中断发生在PE处于ecure状态时触发FIQ
• Secure group 1中断发生在PE处于EL3时触发FIQ。

　　总结下来就是：

　　当Group 1物理中断是最高优先级的待处理中断并且具有足够的优先级时，就会发出信号。如果下列条件之一为真，则作为FIQ，否则作为IRQ发出信号:

• 是另一个安全状态的中断， 即非PE此时的安全状态的中断。
• PE在EL3执行。

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中断路由举例

　　在一个大系统中，非安全侧运行着诸如Linux的操作系统，安全侧运行如optee的Trust OS为整个系统提供安全服务。CPU分时复用在安全操作系统和非安全操作系统之间切换。

　　通过将中断分组和配置ARMv8相关寄存器，可以将本该属于安全侧的中断路由到Trust OS中进行处理，本该属于LInux中处理的非安全中断路由到LInux中处理，如图：

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这里的SCR_EL3.FIQ和SCR_EL3.IRQ含义为：
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