RK3399 PCIe 中断处理与映射分析（INTx中断机制源码分析）

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深入解析非桥PCI设备的访问和配置方法

PCI桥设备的访问方法、软件角度讲解PCIe设备的硬件结构

深入解析PCIe设备事务层与配置过程

PCIe的三种路由方式

PCI驱动与AXI总线框架解析（RK3399）

深入解析PCIe地址空间与寄存器机制：从地址映射到TLP生成的完整流程

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PCI/PCIe设备INTx中断机制和MSI中断机制

MSI-X中断机制、MSI/MSI-X操作流程详解

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Linux内核早期打印机制与RS485通信技术
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Linux 链式与层级中断控制器讲解：原理与驱动开发
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编写虚拟的GPIO控制器的驱动程序：和pinctrl的交互使用

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input角度：I2C触摸屏驱动分析和编写一个简单的I2C驱动程序
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具体芯片的IIC控制器驱动程序分析：i2c-imx.c-CSDN博客
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设备树与 Linux 内核设备驱动模型的整合-CSDN博客
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1.前言

参考资料：

《PCI_SPEV_V3_0.pdf》6.8节
《devicetree-specification-v0.2.pdf》

开发板资料：

https://wiki.t-firefly.com/zh_CN/ROC-RK3399-PC-PLUS/

分析的文件：

linux-4.4_rk3399\drivers\pci\host\pcie-rockchip.c📎pcie-rockchip.c

2.中断处理流程

要分析PCIe设备中断号的分配过程，需要从RK3399的芯片资料开始学习。

层级结构为：PCIe设备 => PCIe控制器 => GIC =>CPU

设备发生中断：PICe设备1 --> PCIe控制器 --> GIC --> CPU

那就从软件上来讲，也就是处理流程，根据之前在中断子系统说讲的，如下：

（1）CPU肯定是会去跳到vector向量表，去对中断现场进行保存，调用GIC中的handle函数，这里假设是gic_handle_irq (\Linux-4.9.88\drivers\irqchip\irq-gic-v3.c)

（2）GIC的handle函数会执行：

读GIC的寄存器，去获得hwirq_1硬件中断号，假设是80

得到硬件中断号了，那接下来肯定就是在domain找到其对于的virq_1，假设是221

得到硬件中断号了，就可以找到其PCIe控制器的irq_desc中断描述符，也就是irq_desc[virq_1]

调用irq_desc[virq_1].handle_irq，这个函数是PCIe控制器提供的

（3）irq_desc[virq_1].handle_irq假设是rockchip_pcie_legacy _int handler(\Linux-4.9.88\drivers\pci\host\pcie-rockchip.c)

PCIe控制器要做的事情也和GIC差不多，获取设备硬件中断hwirq_2，这里是10

获取virq_2：10 --> 225（假设）

得到PCIe设备1的irq_desc：irq_desc[virq_2]

调用irq_desc[virq_2].irq_handle

（4）调用irq_desc[virq_2].irq_handle？？？其实就是调用PCIe设备驱动request_irq的func，也就是irq_desc[virq_2].action.handler（func）

这里只是对流程进行简单讲解，还有一些mask屏蔽中断的操作，在中断子系统专栏有讲。

2.设备树和支持的中断

c 复制代码

       gic: interrupt-controller@fee00000 {
                compatible = "arm,gic-v3";
                #interrupt-cells = <4>;
                #address-cells = <2>;
                #size-cells = <2>;
                ranges;
                interrupt-controller;
                /* 省略 */
		};

       pcie0: pcie@f8000000 {
                compatible = "rockchip,rk3399-pcie";
                #address-cells = <3>;
                #size-cells = <2>;
                aspm-no-l0s;
                clocks = <&cru ACLK_PCIE>, <&cru ACLK_PERF_PCIE>,
                         <&cru PCLK_PCIE>, <&cru SCLK_PCIE_PM>;
                clock-names = "aclk", "aclk-perf",
                              "hclk", "pm";
                bus-range = <0x0 0x1f>;
                max-link-speed = <1>;
                linux,pci-domain = <0>;
                msi-map = <0x0 &its 0x0 0x1000>;
                interrupts = <GIC_SPI 49 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
                             <GIC_SPI 50 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
                             <GIC_SPI 51 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>;
                interrupt-names = "sys", "legacy", "client";
                #interrupt-cells = <1>;
                interrupt-map-mask = <0 0 0 7>;
                interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>,
                                <0 0 0 2 &pcie0_intc 1>,
                                <0 0 0 3 &pcie0_intc 2>,
                                <0 0 0 4 &pcie0_intc 3>;
	};

对于RK3399，PCIe控制器可以向GIC发出3个中断：sys、legacy、client：

sys：下图中Event ID为81，就是SPI 49号中断(81=32+49)，用来处理一些系统性的中断，比如电源状态、热拔插
legacy：用来处理PCIe设备发来的INTA/INTB/INTC/INTD中断
client：跟外接的PCIe设备通信时，可能会发送传输错误，用这个中断来处理

接下来的代码分析就是以legacy为主

3.注册PCIe控制器的handle

c 复制代码

                interrupts = <GIC_SPI 49 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
                             <GIC_SPI 50 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>,
                             <GIC_SPI 51 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>;
                interrupt-names = "sys", "legacy", "client";

对应的设备树部分，根据PCIe设备选择的是哪种中断方式，来设置PCIe控制器的handle，这里是 <GIC_SPI 50 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>，也就是legacy的方式，其实50+32就是硬件中断号，PCIe控制器要发送到中断控制器的hwirq82

rockchip_pcie_init_irq_domain 中是否完成映射？

rockchip_pcie_init_irq_domain 是创建一个 IRQ domain 的过程。这个函数通过调用 irq_domain_add_linear 创建了一个线性 IRQ domain，这个 domain 是 PCIe
控制器用于管理挂接到其上面的设备的 INTx 中断（如 INTA、INTB、INTC、INTD）。此时，还没有具体到 PCIe
设备的中断映射，只是为 PCIe 控制器建立了一个 虚拟中断控制器域，供后续 PCIe 设备使用。

当 PCIe 设备扫描并初始化时，会根据该域为设备映射中断号，所以这个函数仅仅是 为 PCIe 控制器的 INTx 引脚建立域，具体的映射会在之后处理设备中断时完成。

pcie0_intc 是虚拟中断控制器，它是管理 INTA# 的设备吗？

pcie0_intc 是一个虚拟的中断控制器节点，它负责管理连接到 PCIe 控制器的所有 PCIe 设备的 INTx 中断 （包括 INTA、INTB、INTC、INTD）。每个 INTx 中断引脚会根据设备树的 interrupt-map
进行映射。通过设备树的 interrupt-map，会为连接到 PCIe 控制器的设备的中断分配具体的中断号。

并不是专门对应 INTA# ，而是通过映射机制为连接到 PCIe 的多个设备分配中断号。PCIe 设备的 INTx 中断（INTA, INTB, INTC, INTD）会映射到对应的硬件中断，pcie0_intc 管理所有挂在 PCIe
控制器上的设备中断。

PCIe 设备中断映射的过程：代码流程解析

这个流程实际上是描述了 PCIe 设备初始化时的中断号分配过程 。在这个过程中，系统会扫描挂接到 PCIe

控制器的设备，并为每个设备分配中断号。流程大致如下：

设备扫描与初始化：

调用 pci_scan_root_bus 和相关函数递归扫描并初始化挂接在 PCIe 总线上的所有设备。

pci_scan_single_device 负责扫描单个 PCIe 设备，通过 pci_setup_device 设置其硬件资源，并通过 pci_device_add 添加设备。

解析设备中断信息：

在 pci_device_add 中，调用 pcibios_add_device，最终调用 of_irq_parse_and_map_pci 来解析设备的中断信息。

of_irq_parse_and_map_pci 通过读取 PCIe 设备的中断引脚号（INTx），调用设备树的 interrupt-map，映射设备的中断号。这里解析设备树中 interrupt-map 的过程是在
of_irq_parse_raw 中完成的。

分配中断号：

irq_create_of_mapping 最终为该设备创建一个中断号，并将其存储在 pci_dev->irq 中。此时，PCIe 设备的中断号已经完成映射。

设备中断号的存储：

映射得到的中断号会存放在 pci_dev->irq 中，后续可以通过该中断号为设备注册中断处理函数。

映射的具体过程

映射的过程 发生在调用 of_irq_parse_and_map_pci 及其后续调用的 of_irq_parse_raw 函数时。此时，设备的 PCIe 配置空间中的中断引脚号（INTx）会通过
interrupt-map 的定义映射到虚拟中断控制器（如 pcie0_intc），并得到一个实际的中断号。

比如 interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>,，当设备配置空间中的 interrupt pin 为 1 时（即使用 INTA# 中断），映射到 &pcie0_intc 0，并得到相应的中断号。

总结：映射与域的关系

rockchip_pcie_init_irq_domain 的作用是为 PCIe 控制器创建一个域，供后续设备映射中断号使用。这是一个准备工作，域的创建并不代表已经完成了映射，而是为 PCIe 设备的中断号分配提供了基础。

映射真正发生在 of_irq_parse_and_map_pci 函数中，它解析设备树的 interrupt-map 并将 PCIe 设备的中断号与虚拟中断控制器 pcie0_intc 进行关联，最终得到具体的硬件中断号。

c 复制代码

static void rockchip_pcie_legacy_int_handler(struct irq_desc *desc)
{
    //........
    irq = platform_get_irq_byname(pdev, "legacy"); //---（1）
    if (irq < 0) {
        dev_err(dev, "missing legacy IRQ resource\n");
        return -EINVAL;
    }

    irq_set_chained_handler_and_data(irq,
                                     rockchip_pcie_legacy_int_handler,
                                     rockchip);  // ------（2）
    //........
}

（1）这里 platform_get_irq_byname() 函数通过设备树中的 interrupt-names 获取与 "legacy" 对应的 GIC 中断线（即 GIC_SPI 50），并将其传递给 irq_set_chained_handler_and_data() 来设置中断处理函数。

（2）将 GIC 中断处理与 PCIe 控制器的中断处理流程连接起来。设置了PCIe控制器的irq_desc[].handle_irq 为 rockchip_pcie_legacy_int_handler，采用legacy的中断方式，设置函数如下：

c 复制代码

void
irq_set_chained_handler_and_data(unsigned int irq, irq_flow_handler_t handle,
				 void *data)
{
	unsigned long flags;
	struct irq_desc *desc = irq_get_desc_buslock(irq, &flags, 0);

	if (!desc)
		return;

	desc->irq_common_data.handler_data = data;
	__irq_do_set_handler(desc, handle, 1, NULL);

	irq_put_desc_busunlock(desc, flags);
}

其实也很好懂，上锁，根据virq获取中断描述符，设置其data和handler_irq，解锁

rockchip_pcie_legacy_int_handler函数要进一步分辨设置的是INTA还是INTB、INTC、INTD中断：

上图，每个INTx#都有对应的irq_desc中断描述符，发生中断后PCIe控制器调用了rockchip_pcie_legacy_int_handler，去分辨

c 复制代码

static void rockchip_pcie_legacy_int_handler(struct irq_desc *desc)
{
	struct irq_chip *chip = irq_desc_get_chip(desc);
	struct rockchip_pcie *rockchip = irq_desc_get_handler_data(desc);
	struct device *dev = rockchip->dev;
	u32 reg;
	u32 hwirq;
	u32 virq;

	chained_irq_enter(chip, desc);

	reg = rockchip_pcie_read(rockchip, PCIE_CLIENT_INT_STATUS);  // ----（1）
	reg = (reg & PCIE_CLIENT_INTR_MASK) >> PCIE_CLIENT_INTR_SHIFT;

	while (reg) {  
		hwirq = ffs(reg) - 1;
		reg &= ~BIT(hwirq);// ----（2）

		virq = irq_find_mapping(rockchip->irq_domain, hwirq);// ----（3）
		if (virq)
			generic_handle_irq(virq);
		else
			dev_err(dev, "unexpected IRQ, INT%d\n", hwirq);
	}

	chained_irq_exit(chip, desc);
}

（1）读取中断状态寄存器 ：这两行代码从 PCIe 设备读取中断状态寄存器（PCIE_CLIENT_INT_STATUS）。该寄存器通常包含有关当前触发的中断的信息。通过将寄存器值与中断掩码 (PCIE_CLIENT_INTR_MASK) 进行按位与操作，然后通过右移操作，提取出实际的中断状态。

（2）处理每个中断：

逐个处理中断 ：while (reg) 循环用来处理寄存器中每一个设置为 1 的中断标志。
获取硬件中断号 ：hwirq = ffs(reg) - 1; 通过调用 ffs（find first set）函数来查找 reg 中最右侧的 1 的位置，得到的值就是当前中断的硬件 IRQ（hwirq）。
清除当前中断 ：reg &= ~BIT(hwirq); 通过清除当前处理中断的位来避免重复处理。

（3）映射和触发虚拟中断：

查找虚拟 IRQ ：通过 irq_find_mapping 函数将硬件 IRQ (hwirq) 映射到对应的虚拟 IRQ (virq)。这个映射关系是在初始化时通过 irq_domain 创建的（下小点会讲到），它定义了硬件 IRQ 和内核中的虚拟 IRQ 之间的关系。
触发 IRQ 处理程序 ：如果找到有效的虚拟 IRQ，调用 generic_handle_irq(virq) 触发相应的中断处理程序。这个函数会调用与 virq 相关联的中断处理程序，执行实际的中断处理逻辑。

4.创建控制器的domain

PCIe控制器的节点里有一个更下一级的中断控制器，这是一个虚拟的中断控制器，是对PCIe控制器的进一步的信息设置。创建的域实际上是 PCIe 控制器的 ，它主要用于管理连接到该 PCIe 控制器的所有 PCIe 设备的中断映射关系。具体来说，创建的 IRQ domain 会负责映射 PCIe 设备的中断号，确保每个设备的中断号与系统的中断控制器之间进行正确的转换。

c 复制代码

          pcie0: pcie@f8000000 {
          		#address-cells = <3>;
          		#interrupt-cells = <1>; 
          		
               	interrupt-map-mask = <0 0 0 7>;
                interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>,
                                <0 0 0 2 &pcie0_intc 1>,
                                <0 0 0 3 &pcie0_intc 2>,
                                <0 0 0 4 &pcie0_intc 3>;
          
                pcie0_intc: interrupt-controller {
                        interrupt-controller;
                        #address-cells = <0>;
                        #interrupt-cells = <1>;
                };                    
          };

在代码里，对于pcie0_intc会创建出一个IRQ domain：

c 复制代码

static int rockchip_pcie_init_irq_domain(struct rockchip_pcie *rockchip)
{
	struct device *dev = rockchip->dev;
	struct device_node *intc = of_get_next_child(dev->of_node, NULL); //获取pcie0_intc节点

	if (!intc) {
		dev_err(dev, "missing child interrupt-controller node\n");
		return -EINVAL;
	}

	rockchip->irq_domain = irq_domain_add_linear(intc, 4,  //创建外设的domain
						    &intx_domain_ops, rockchip);
    //通过调用 irq_domain_add_linear() 创建 IRQ 域并将其与设备树中的中断控制器节点关联。
	if (!rockchip->irq_domain) {
		dev_err(dev, "failed to get a INTx IRQ domain\n");
		return -EINVAL;
	}

	return 0;
}

rockchip_pcie_init_irq_domain 中是否完成映射？

rockchip_pcie_init_irq_domain 是创建一个 IRQ domain 的过程。这个函数通过调用 irq_domain_add_linear 创建了一个线性 IRQ domain，这个 domain 是 PCIe 控制器用于管理挂接到其上面的设备的 INTx 中断（如 INTA、INTB、INTC、INTD）。此时，还没有具体到 PCIe 设备的中断映射，只是为 PCIe 控制器建立了一个 虚拟中断控制器域，供后续 PCIe 设备使用。
当 PCIe 设备扫描并初始化时，会根据该域为设备映射中断号，所以这个函数仅仅是 为 PCIe 控制器的 INTx 引脚建立域，具体的映射会在之后处理设备中断时完成。

pcie0_intc 是虚拟中断控制器，它是管理 INTA# 的设备吗？ ----- 个人想法

pcie0_intc** 是一个虚拟的中断控制器节点，它负责管理连接到 PCIe 控制器的所有 PCIe 设备的 INTx 中断 （包括 INTA、INTB、INTC、INTD）。每个 INTx 中断引脚会根据设备树的 interrupt-map 进行映射。通过设备树的 interrupt-map，会为连接到 PCIe 控制器的设备的中断分配具体的中断号。
并不是专门对应 INTA# ，而是通过映射机制为连接到 PCIe 的多个设备分配中断号。PCIe 设备的 INTx 中断（INTA, INTB, INTC, INTD）会映射到对应的硬件中断，pcie0_intc 管理所有挂在 PCIe 控制器上的设备中断。

5.创建映射关系

5.1 如何映射

interrupt-map 和 interrupt-map-mask 的作用

interrupt-map-mask 定义了从 PCI/PCIe 配置空间中的哪些字段参与中断映射。例如，在这个例子中，interrupt-map-mask = <0 0 0 7>; 表示只有配置空间中最后 3 位有效，它们参与中断映射。
interrupt-map 定义了设备树中的中断映射关系，将 PCIe 设备的中断映射到主机系统的中断控制器。

**interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>, ...**

<0 0 0 1>：这四个数字的含义分别是：
- 第 1 个数字 (0)：表示设备号。在 PCIe 中，0 通常代表某个设备的地址，参与设备编号映射。
- 第 2 个数字 (0) ：表示功能号。对于多功能设备，功能号用于区分同一个 PCIe 设备的不同功能模块，这里是 0。
- 第 3 个数字 (0) ：表示中断引脚 (INTx)。这个数字代表哪个 INT 引脚触发了中断。在 PCIe 中，中断引脚可以是 INTA, INTB, INTC 或 INTD。这种机制源自传统的 PCI 中断机制，在这里对应的值是 0（表示 INTA）。
- 第 4 个数字 (1) ：代表中断线号，即设备的中断编号。这里的 1 表示是设备的第 1 号中断。
&pcie0_intc：这是一个设备树的节点引用，指向 PCIe 控制器下的虚拟中断控制器 pcie0_intc，表示该设备的中断需要交由 pcie0_intc 处理。
0：这是最后一个参数，通常表示硬件 IRQ 号或中断标志。在这个例子中，它是 0，表示这是第 0 号硬件中断线。

**interrupt-map-mask = <0 0 0 7>;**

0 0 0 7：表示只有设备号（第 3 位）和中断引脚号（第 4 位）有效，参与映射。实际上，它用最后 3 位来判断是哪个 PCIe 设备、哪个功能模块、哪个中断引脚触发了中断。

中断映射的流程：

PCIe 配置空间中的 interrupt pin 字段：这个字段记录了设备使用的中断引脚（INTA、INTB、INTC 或 INTD）。比如当PCIe设备的配置空间中 interrupt pin 为 1，表示使用 INTA# 引脚触发的中断。
PCIe 地址映射 ：根据 PCIe 设备的 bus、device、function 号，以及 interrupt pin，组合出 0 0 0 1。
与 interrupt-map-mask 进行与操作 ：0 0 0 1 与 interrupt-map-mask = <0 0 0 7>; 进行按位与运算，只保留最后 3 位。因此 0 0 0 1 会与 0 0 0 7 计算后仍然是 0 0 0 1，表示 INTA# 对应的中断号。
映射到 interrupt-map：根据 interrupt-map，<0 0 0 1 &pcie0_intc 0> 表示 PCIe 设备的 INTA# 中断被映射到虚拟中断控制器 pcie0_intc，并由其处理为第 0 号硬件中断。应该就是指这个设备发出的就是0号硬件中断

那么它在代码中是如何体现出来的？？？看下面

5.2 代码体现

c 复制代码

rockchip_pcie_probe
    bus = pci_scan_root_bus(&pdev->dev, 0, &rockchip_pcie_ops, rockchip, &res);
		pci_scan_root_bus_msi
            pci_scan_child_bus
            	pci_scan_slot
            		dev = pci_scan_single_device(bus, devfn);
						dev = pci_scan_device(bus, devfn);  //----（1）
							struct pci_dev *dev;
							dev = pci_alloc_dev(bus);
							pci_setup_device
                                pci_read_bases(dev, 6, PCI_ROM_ADDRESS);	
                        pci_device_add(dev, bus); //-----（2.1）
                        	pcibios_add_device(struct pci_dev *dev)
                        		dev->irq = of_irq_parse_and_map_pci(dev, 0, 0);  //具体内容看下面

of_irq_parse_and_map_pci	//-----（2.2）
	ret = of_irq_parse_pci(dev, &oirq);
				rc = pci_read_config_byte(pdev, PCI_INTERRUPT_PIN, &pin);

                out_irq->np = ppnode;
                out_irq->args_count = 1;
                out_irq->args[0] = pin;
                laddr[0] = cpu_to_be32((pdev->bus->number << 16) | (pdev->devfn << 8));
                laddr[1] = laddr[2] = cpu_to_be32(0);
                rc = of_irq_parse_raw(laddr, out_irq);				
	
	return irq_create_of_mapping(&oirq);  //------（3）

这个流程实际上是描述了 PCIe 设备初始化时的中断号分配过程。在这个过程中，系统会扫描挂接到 PCIe 控制器的设备，并为每个设备分配中断号。流程大致如下：

设备扫描与初始化：
- 调用 pci_scan_root_bus 和相关函数递归扫描并初始化挂接在 PCIe 总线上的所有设备。
- pci_scan_single_device 负责扫描单个 PCIe 设备，通过 pci_setup_device 设置其硬件资源，并通过 pci_device_add 添加设备。
解析设备中断信息：
- 在 pci_device_add 中，调用 pcibios_add_device，最终调用 of_irq_parse_and_map_pci 来解析设备的中断信息。 ------（2.1）
- 映射的过程 发生在调用 of_irq_parse_and_map_pci 及其后续调用的 **of_irq_parse_raw** 函数时。此时，设备的 PCIe 配置空间中的中断引脚号（INTx）会通过 interrupt-map 的定义映射到虚拟中断控制器（如 pcie0_intc），并得到一个实际的中断号。-----（2.2）
- 比如 interrupt-map = <0 0 0 1 &pcie0_intc 0>,，当设备配置空间中的 interrupt pin 为 1 时（即使用 INTA# 中断），映射到 &pcie0_intc 0，并得到相应的中断号。
分配虚拟中断号：
- irq_create_of_mapping 最终为该设备创建一个虚拟中断号，并将其存储在 pci_dev->irq 中。此时，PCIe 设备的中断号已经完成映射。（然后就可以通过request_irq函数，使用这个pci_dev->irq来为该驱动设置其中断处理函数handler）

rockchip_pcie_init_irq_domain 的作用是为 PCIe 控制器创建一个域，供后续设备映射中断号使用。这是一个准备工作，域的创建并不代表已经完成了映射，而是为 PCIe 设备的中断号分配提供了基础。

映射真正发生在 of_irq_parse_and_map_pci 函数中，它解析设备树的 interrupt-map 并将 PCIe 设备的中断号与虚拟中断控制器 pcie0_intc 进行关联，最终得到PCIe设备具体的硬件中断号。

RK3399 PCIe 中断处理与映射分析（INTx中断机制源码分析）

往期内容

目录

1.前言

2.中断处理流程

2.设备树和支持的中断

3.注册PCIe控制器的handle

4.创建控制器的domain

5.创建映射关系

5.1 如何映射

5.2 代码体现