linux中断流程详解
Posted 飞雪天龙
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了linux中断流程详解相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
异常体系比较复杂，但是linux已经准备了很多的函数和框架，但是因为中断是和具体的开发板相关，所以中断需要我们自己来处理一些方面，但是这也是很少的一部分，很多公用的处理函数内核已经实现，linux内核搭建了一个非常容易扩充的中断处理体系。中 断系统结构涉及的方面很多，而且分布在很多的函数中，这里我主要理清一些结构和流程顺序已经在哪些函数中实现，我不知道其他人怎么样？但是我自己一开始怎 是找不到linux内核是怎么把GPIO设置成中断的，我找了很久都找不到，还有我们很多的设置，初始化等等东西好像都没有实现，清除中断寄存器也不知道 是怎么实现的，只是知道使用中断，差不多用request_irq函数就差不多了。下面我就把这些涉及的方方面面的流程整理出来。
一、重要结构
/include/linux/irq.h
irq_desc 内核中记录一个irq_desc的数组，数组的每一项对应一个中断或者一组中断使用同一个中断号，一句话irq_desc几乎记录所有中断相关的东西，这个结构是中断的核心。其中包括俩个重要的结构irq_chip 和irqaction 。
irq_chip 里面基本上是一些回调函数，其中大多用于操作底层硬件，设置寄存器，其中包括设置GPIO为中断输入就是其中的一个回调函数，分析一些源代码
/include/linux/irq.h
struct irq_chip
const char *name;
unsigned int (*startup)(unsigned int irq); 启动中断
void (*shutdown)(unsigned int irq); 关闭中断
void (*enable)(unsigned int irq); 使能中断
void (*disable)(unsigned int irq); 禁止中断
void (*ack)(unsigned int irq); 中断应答函数，就是清除中断标识函数
void (*mask)(unsigned int irq); 中断屏蔽函数
void (*mask_ack)(unsigned int irq); 屏蔽中断应答函数，一般用于电平触发方式，需要先屏蔽再应答
void (*unmask)(unsigned int irq); 开启中断
void (*eoi)(unsigned int irq);
void (*end)(unsigned int irq);
int (*set_affinity)(unsigned int irq,
const struct cpumask *dest);
int (*retrigger)(unsigned int irq);
int (*set_type)(unsigned int irq, unsigned int flow_type); 设置中断类型，其中包括设置GPIO口为中断输入
int (*set_wake)(unsigned int irq, unsigned int on);
void (*bus_lock)(unsigned int irq); 上锁函数
void (*bus_sync_unlock)(unsigned int irq); 解锁
/* Currently used only by UML, might disappear one day.*/
#ifdef CONFIG_IRQ_RELEASE_METHOD
void (*release)(unsigned int irq, void *dev_id);
#endif
/*
* For compatibility, ->typename is copied into ->name.
* Will disappear.
*/
const char *typename;
;
我们可以看到这里实现的是一个框架，需要我们进一步的填充里面的函数。我们在分析另一个结构irqaction
include/linux/interrupt.h
struct irqaction
irq_handler_t handler; 用户注册的中断处理函数
unsigned long flags; 中断标识
const char *name; 用户注册的中断名字，cat/proc/interrupts时可以看到
void *dev_id; 可以是用户传递的参数或者用来区分共享中断
struct irqaction *next; irqaction结构链，一个共享中断可以有多个中断处理函数
int irq; 中断号
struct proc_dir_entry *dir;
irq_handler_t thread_fn;
struct task_struct *thread;
unsigned long thread_flags;
;
我们用irq_request函数注册中断时，主要做俩个事情，根据中断号生成一个irqaction结构并添加到irq_desc中的 action结构链表，另一发面做一些初始化的工作，其中包括设置中断触发方式，设置一些irq_chip结构中没有初始化的函数为默认，开启中断，设置 GPIO口为中断输入模式（这里后面有详细流程分析）。
二、中断流程
整个中断可以分为几个大的流程
1. 中断初始化流程 注意这个阶段就是我非常迷惑的一个阶段，很多初始化，设置寄存器等等问题都是内核启动的时候就已经初始化了，这个阶段做很多工作，其中最重要的就是初始化 了irq_chip结构。使得其中的众多函数已经设置好了，可以被调用了。注意这里只是实现了irq_chip结构的函数，要响应中断还有很多事情要做。
2. 中断注册流程 这个流程是我们比较熟悉的，因为我们每次用中断的时候就是注册一个中断函数。request_irq首先生成一个irqaction结构，其次根据中断号 找到irq_desc数组项（还记得吧，内核中irq_desc是一个数组，没一项对应一个中断号），然后将irqaction结构添加到 irq_desc中的action链表中。当然还做一些其他的工作，注册完成后，中断函数就可以发生并被处理了。
3.中断的处理流程 这个流程主要是产生中断后调用irq_chip中的函数来屏蔽，清除中断等等，然后调用irqaction结构中用户注册的中断函数处理中断，当然还有很多其他的事情要做，不过主要流程是这样。
中断流程应该还包括中断卸载，不过内容比较简单这里就不过啰唆了，下面我们俩详细分析一下这些具体的流程。
<一>中断初始化流程
下面内容转载他人博客，原文地址 http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=15193587&do=blog&cuid=2194431
下面我们分析内核中断初始化的过程以及如何调用到一个新平台的irq初始化函数。
这里我们以s3c2410平台为例，他的中断初始化函数定义在：
/* arch/arm/mach-s3c2410/irq.c */
void __init s3c24xx_init_irq(void)
……
在arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c内通过MACHINE_START宏将s3c24xx_init_irq赋值给mach_desc结构体的.init_irq成员。
| MACHINE_START(SMDK2410,"SMDK2410")/* @TODO: request a new identifier and switch |
注：MACHINE_START宏的作用是对mach_desc结构体进行初始化。mach_desc里定义了一些关键的体系架构相关的函数。Porting kernel到新平台时，这个结构体是非常关键的。
init_irq这个成员在系统初始化的时候会被赋值给init_arch_irq全局变量，如下:
| /* arch/arm/kernel/setup.c */ |
注： 可以看到这里不仅初始化了init_arch_irq 全局变量，同时初始化了system_timer,init_machine等全局变量。这是kernel支持多平台的一种机制。当然这里 system_timer和init_machine我不多描述，有兴趣的可以大家自己去看。机制和init_arch_irq大同小异。
init_arch_irq函数指针定义在体系架构无关的arch/arm/kernel/irq.c内
/* arch/arm/kernel/irq.c */
void (*init_arch_irq)(void) __initdata = NULL;
并且在init_IRQ函数内会去执行它。
| /* arch/arm/kernel/irq.c */ |