【Linux中断】Linux系统中断机制简述

Linux中断

Linux中断处理过程

1.使能中断，初始化相应的寄存器
2.注册中断服务函数，也就是向irqTable数组的指定标号处写入中断服务函数
3.中断发生以后进入IRQ中断服务函数，IRQ的中断服务函数在irqTable里面查找具体的中断处理函数，找到以后执行相应的中断处理函数

Linux中断处理API函数

request_irq(注册中断处理程序)

request_irq函数用于申请中断，但是可能会导致睡眠，因此不能在中断上下文或者其他禁止睡眠的代码段中使用request_irq函数。request_irq函数会使能中断，所以不需要我们手动去使能中断。

函数原型：

int request_irq(unsigned int irq,
                irq_handler_t handler,
                unsigned long flags,
                const char *name,
                void *dev);

参数说明：

irq：要申请中断的中断号
handler:中断处理函数，当中断发生以后就会执行此中断处理函数
flags:中断标志，可以在include/linux/interrupt.h里面查看所有的中断标志
name：中断名字，设置以后可以在/proc/interrupts文件中可以看到对应的中断名字
dev:如果flags设置为IRQF_SHARED的话，dev用来区分不同的中断，一般情况下将dev设置为设备结构体，dev会传递给中断处理函数irq_handler_t的第二个参数

第二个参数handler是一个指针，指向处理这个中断的实际中断处理程序。只要操作系统一接收到中断，该函数就被调用

typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int,void *);     // handler函数的原型,接受两个参数，返回值为irqreturn_t

常用中断标志：

标志	描述
IRQF_SHARED	多个设备共享一个中断线，共享的所有中断都必须指定此标志。如果使用共享中断的话，request_irq函数的dev参数就是唯一区分他们的标志。
IRQF_ONESHOT	单次中断，中断执行一次就结束
IRQF_TRIGGER_NONE	无触发
IRQF_TRIGGER_RASING	上升沿触发
IRQF_TRIGGER_FALLING	下降沿触发
IRQF_TRIGGER_HIGH	高电平触发
IRQF_TRIGGER_LOW	低电平触发

代码实例：

// irq:请求的中断线
// my_interrupt:中断处理程序
// IRQF_SHARED:中断线可以共享
// my_device:中断名字
// my_dev：传递my_dev变量给dev形参。如果请求失败将直接返回
if(request_irq(irqn,my_interrupt,IRQF_SHARED,"my_device",my_dev))
{
    return -EIO;
}

free_irq(释放中断)

释放相应的中断，注释掉相应的中断处理程序，并释放中断线。如果中断不是共享的,那么free_irq会删除中断处理函数并且禁止中断.

函数原型：

void free_irq(unsigned int irq,void *dev);

参数说明：

irq:要释放的中断。
dev:如果flags设置为IRQF_SHARED的话，dev用来区分不同的中断。共享中断只有在释放最后中断处理函数的时候才会被禁止掉

中断处理函数

使用request_irq函数申请中断的时候需要设置中断处理函数

函数原型：

irqreturn (*irq_handler_t)(int , void *);

参数说明：

第一参数：中断处理函数相对应的中断号
第二参数：指向void的指针，也就是一个通用指针，需要与request_irq函数的dev参数保持一致，用于区分共享中断的不同设备

返回值：

enum irqreturn
{
    IRQ_NONE   = (0 << 0),
    IRQ_HANDLED = (1 << 0),
    IRQ_WAKE_THREAD = (1 << 1),
};

中断使能与禁止函数

常用中断使用和禁止函数

void enable_irq(unsigned int irq);
void disable_irq(unsigned int irq);

enable_irq和disable_irq用于使能和禁止指定的中断，irq就是要禁止的中断号。disable_irq函数要等到当前正在执行的中断处理函数执行完才返回，因此需要保证不会产生新的中断，并且确保所有已经开始执行的中断处理程序已经全部退出。在这种情况下，可以使用另外一个中断禁止函数：

void disable_irq_nosync(unsigned int irq);

disable_irq_nosync函数调用以后立即返回，不会等待当前中断处理程序执行完毕。上面三个函数都是使能或者禁止某一个中断，如果需要关闭全局中断需要使用一下函数：

local_irq_enbale();                 // 使能当前处理器中断系统
local_irq_disbale();                // 禁止当前处理器中断系统
local_irq_save(flags);                                  //   用于禁止中断，并且将中断状态保存到flags中
local_irq_restore(flags);                             //    用于恢复中断，将中断恢复到flags状态。

中断处理上下部

为了实现中断处理函数的快进快出，对于一些对时间敏感、执行速度快的操作可以放到中断处理函数中，也就是上半部，剩下执行时间久的工作都可以放到下半部执行。

上半部

上半部就是中断处理函数，一些处理过程比较快，不会占用较长时间可以放到上半部执行。

下半部

如果中断处理过程比较耗时，那么就将这些比较耗时的代码提出来，交给下半部去执行，这样中断处理函数就可以快进快出。

上半部与下半部使用场景：

1、如果要处理的内容不希望被其他中断打断，可以放在上半部

2、如果要处理的任务对时间敏感，可以放在上半部

3、如果要处理的任务与硬件有关，可以放在上半部

4、除了以上三点外的其他任务，优先考虑放在下半部

上半部的处理比较简单，直接为中断号编写中断处理函数即可，关键是下半部要如何处理，下办部处理机制有3种，软中断，tasklet和workqueue。