第七章中断和中断处理-----读书笔记（Linux kernel development）

一、注册中断处理程序

中断处理程序是管理硬件的驱动程序的组成部分。每个设备都有相关的驱动程序，如果设备使用过中断，那么相应的驱动程序就注册一个中断处理程序。

驱动程序可以通过request_irq()函数注册一个中断处理程序，并且激活给定的中断线。

/* request_irq：分配一条给定的中断线 */

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

第一个参数irq表示要分配的中断号。

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。

第三个参数flags可以是0，也可以是下列标志的位掩码：

1、IRQF_DISABLED-------该标志被设置后，意味着内核在处理中断处理程序本身期间，要禁止所有的其他中断。如果不设置，中断处理程序可以与除本身外其他任何中断同时运行。多数中断处理程序是不会设置该位，因为禁止所有中断是一种野蛮行为。

2、IRQF_SAMPLE_RANDOM------此标志表明这个设备产生的中断对内核熵池有贡献。

3、IRQF_TIMER-----该标志是特别为系统定时器的中断处理而准备的。

4、IRQF_SHARED-----该标志表明可以在多个中断处理程序中共享中断线。在同一个给定线上注册的每个处理程序必须指定这个标志；否则，在每条线上只能有一个处理程序。

第四个参数 name 是与中断相关的设备的ASCII文本表示，例如pc机上键盘中断对应的这个值是“keyboard”。

第五个参数dev 用于共享中断线，当一个中断处理程序需要释放时，dev将提供唯一的标志信息，以便从共享中断线的诸多中断处理程序中删除指定的那一个。

request_irq()成功执行会返回0，如果返回非0值，表示有错误发生，这种情况指定的中断处理程序不会被注册。

一个中断例子：在一个驱动程序中请求一个中断线，并在通过request_irq()安装中断处理程序

requset_irq():

if(request_irq(irqn, my_interrupt, IRQF_SHARED, "my_device", my_dev)){

printk(KERN_ERR "my_device: cannot register IRQ %d\n", irqn);

return -EIO;

}

irqn时请求的中断线，my_interrupt是中断处理程序，IRQF_SHARED设置中断线可以共享，设备名“my_device”，将my_dev传递给dev参数。如果返回非0值表示请求失败，打印错误。返回0表示成功。

二、释放中断处理程序

卸载驱动程序时，需要注销相应的中断处理程序，并释放中断线。

void free_irq(unsigned int irq, void *dev)

如果指定的中断线不是共享的，那么删除该中断处理程序的时候会禁用这条中断线，如果中断线共享，就只会删除dev对应的处理程序，而这条中断线本身只有在删除最后一个处理程序时才会禁用。对于共享的中断线，需要一个唯一的信息来区分其上面的多个处理程序，并让free_irq仅仅删除指定的处理程序。唯一的信息就是dev。

三、编写中断处理程序

static irqreturn_t intr_handler(int irq, void *dev)

第一个参数irq就是这个处理程序要响应的中断的中断号。

第二个参数dev是一个通用指针，该值具有唯一确定性，可以用来区分共享同一中断处理程序的多个设备。

中断处理程序的返回值是一个特殊类型：irqreturn_t。中断处理程序可能返回两个特殊的值：IRQ_NONE和IRQ_HANDLED。当中断处理程序检测到一个中断，但该中断对应的设备并不是在注册处理函数期间指定的产生源，返回IRQ_NONE；当中断处理程序被正确调用，且确实是它所对应的设备产生了中断时，返回IRQ_HANDLED。

四、共享的中断处理程序

共享的处理程序与非共享的处理程序的差异主要有以下三处：

1、request_irq()的参数flags必须设置IRQF_SHARED标志

2、对于每个注册的中断程序来说，dev参数必须唯一。不能给共享的处理程序传递NULL值。

3、中断处理程序必须能够区分它的设备是否真的产生中断，这既需要硬件支持，也需要处理程序中相关的处理逻辑。

所有共享中断线的驱动程序都必须满足以上要求，只要有任何一个设备没有按规则进行共享，那么中断线就无法共享了。指定IRQF_SHARED标志以调用request_irq（）时，只有在以下两种情况下才可能成功：中断线当前未被注册，或者在该线上的所有已注册处理程序都指定了IRQF_SHARED。

五、中断上下文

当执行一个中断处理程序时，内核处于中断上下文中。中断上下文具有严格的时间限制，因为它打断其他代码。中断上下文中的代码应当迅速，简洁，尽量不要使用循环去处理繁复的工作。

六、中断处理机制的实现

七、中断控制

Linux内核提供了一组接口用于操作机器上的中断状态，这些接口为我们提供了能够禁止当前处理器的中断系统，或屏蔽整个机器的一条中断线的能力。通过禁止中断，可以确保某个中断处理程序不会抢占当前的代码。内核代码一般都需要获取某种锁，防止其他处理对共享数据的并发访问，获取这些锁的同时也伴随着禁止本地中断。锁提供保护机制，防止来自其他处理器对共享数据的并发访问，而禁止中断提供保护机制，则是防止来自其他中断处理程序的并发访问。

八、禁止和激活中断

用于禁止当前处理器上的本地中断，随后又激活它们的语句是：

local_irq_disable();

/* 禁止中断*/

local_irq_enable();

简单的禁止和激活存在潜在危险，在禁止前保存中断系统的状态，在准备激活中断时，恢复状态。

unsigned long flags;

local_irq_save(flags);

/* ...........*/

local_irq_restore(flags);

九、禁止指定中断线

在某些情况下，只禁止整个系统中一条特定的中断线就够了。这就是所谓的屏蔽一条中断线。为此，linux提供了四个接口：

void disable_irq(unsigned int irq);

void disable_irq_nosync(unsigned int irq);

void enable_irq(unsigned int irq);

void synchronize_irq(unsigned int irq);

前两个函数禁止中断控制器上指定的中断线，即禁止给定中断向系统中所有处理器的传递。另外disable_irq（）只有当正在执行的所有处理程序完成后，才返回。函数disable_irq_nosync() 不会等待当前中断处理程序从执行完毕。函数synchronize_irq()等待一个特定的中断处理程序的退出。对disable_irq()或disable_irq_nosync()的每次调用，都需要相应调用一次enable_irq()。只有在对enable_irq()完成最后一次调用后，才真正重新激活了中断线。