Linux异常处理框架（基于Linux-3.4.2）
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*注意：本文仅用于学习记录和交流，若有错，望指正，谢谢
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一、中断类型？中断源？中断控制器？中断大致处理流程？
中断的分类（注意与快中断区分，Linux中也没有用到快中断异常）：外部中断、内部中断。
中断源决定了中断的类型，比如：按键等中断源是外部中断，定时器中断，系统调用（软中断）等为内部中断。
中断控制器：PIC（可编程中断控制器）在SOC内部集成，并挂载在APB总线上，使用HCLK时钟。
另：ARM多核处理器中常用的是GIC，支持三种类型的中断：
SGI：软件产生的中断，多用于核间通信。
PPI：某个CPU私有外设的中断，只能发给指定的CPU。
SPI：共享外设的中断，在后面源码中可以看到flag。
中断大致处理流程：
单片机怎么做的：中断发生（如按键中断）->CPU到中断向量地址去执行跳转->跳转到中断处理子程序->计算返回地址，保存现场，执行具体的处理，恢复现场->回到了被中断前的状态继续运行。
Linux怎么做的：其实和单片机大同小异，详情见文章：Linux异常处理框架。重点是异常处理框架到asm_do_IRQ就进入具体的中断处理了。那么怎么问题来了，Linux中一个中断发生了，比如调用了open函数（软中断），Linux是怎么知道的？怎么也要有PIC的初始化和中断源的相关配置吧，并且，asm_do_IRQ。。。最终执行的是我们自己的程序，他是怎么知道的？难道不需要去告知Linux一下吗？
二、asm_do_IRQ分析（带着以上问题）
注意这里asm_do_IRQ是带参数的C函数，具体的参数是：r0 = irq（中断源编号） r1 = 一个reg的地址（应该是sp的地址吧）
再往下看：irq.c
再往下看：irq.c
核心的generic_handle_irq:
到这里，中断处理的框架似乎就分析完了，但仍然不能解决我的困惑，一个新问题：desc->handle_irq是什么？它似乎指向了我们BSP定义的处理函数。
三、Linux的IRQ初始化
在Linux中有对IRQ的初始化，完成desc项的填充，下面来看看：
在start_kernel（main.c）：
先看early_irq_init（）：注意这里是有分支选择
以上主要就是定义desc数组和填充 一些提前能填充的项吧，各种info。
下面看重点的init_IRQ（）：
在老一点的内核这个函数直接就是做主体工作了，然而在Linux-3.4.2中又封装了一层。。。。找了很久才在单板相关的的mach-xxx.c中找到，如mach-mini2440.c：
至于MACHINE_START的执行点在：start_kernel->setup_arch->执行。。。
那么重点就在s3c24xx_init_irq函数了：在irq.c
/* s3c24xx_init_irq
* Initialise S3C2410 IRQ system
*/
void __init s3c24xx_init_irq(void)
{
unsigned long pend;
unsigned long last;
int irqno;
int i;
#ifdef CONFIG_FIQ
init_FIQ();
#endif
irqdbf("s3c2410_init_irq: clearing interrupt status flags\n");
/* first, clear all interrupts pending... */
last = 0;
for (i = 0; i < 4; i++) {
pend = __raw_readl(S3C24XX_EINTPEND);
if (pend == 0 || pend == last)
break;
__raw_writel(pend, S3C24XX_EINTPEND);
printk("irq: clearing pending ext status %08x\n", (int)pend);
last = pend;
}
last = 0;
for (i = 0; i < 4; i++) {
pend = __raw_readl(S3C2410_INTPND);
if (pend == 0 || pend == last)
break;
__raw_writel(pend, S3C2410_SRCPND);
__raw_writel(pend, S3C2410_INTPND);
printk("irq: clearing pending status %08x\n", (int)pend);
last = pend;
}
last = 0;
for (i = 0; i < 4; i++) {
pend = __raw_readl(S3C2410_SUBSRCPND);
if (pend == 0 || pend == last)
break;
printk("irq: clearing subpending status %08x\n", (int)pend);
__raw_writel(pend, S3C2410_SUBSRCPND);
last = pend;
}
/* register the main interrupts */
irqdbf("s3c2410_init_irq: registering s3c2410 interrupt handlers\n");
for (irqno = IRQ_EINT4t7; irqno <= IRQ_ADCPARENT; irqno++) {
/* set all the s3c2410 internal irqs */
switch (irqno) {
/* deal with the special IRQs (cascaded) */
case IRQ_EINT4t7:
case IRQ_EINT8t23:
case IRQ_UART0:
case IRQ_UART1:
case IRQ_UART2:
case IRQ_ADCPARENT:
irq_set_chip_and_handler(irqno, &s3c_irq_level_chip,
handle_level_irq);
break;
case IRQ_RESERVED6:
case IRQ_RESERVED24:
/* no IRQ here */
break;
default:
//irqdbf("registering irq %d (s3c irq)\n", irqno);
irq_set_chip_and_handler(irqno, &s3c_irq_chip,
handle_edge_irq);
set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
}
}
/* setup the cascade irq handlers */
irq_set_chained_handler(IRQ_EINT4t7, s3c_irq_demux_extint4t7);
irq_set_chained_handler(IRQ_EINT8t23, s3c_irq_demux_extint8);
irq_set_chained_handler(IRQ_UART0, s3c_irq_demux_uart0);
irq_set_chained_handler(IRQ_UART1, s3c_irq_demux_uart1);
irq_set_chained_handler(IRQ_UART2, s3c_irq_demux_uart2);
irq_set_chained_handler(IRQ_ADCPARENT, s3c_irq_demux_adc);
/* external interrupts */以外部中断为例分析
for (irqno = IRQ_EINT0; irqno <= IRQ_EINT3; irqno++) {
irqdbf("registering irq %d (ext int)\n", irqno);
irq_set_chip_and_handler(irqno, &s3c_irq_eint0t4,//s3c_irq_eint0这是一个初始化的结构体
handle_edge_irq);//handle_edge_irq是一个函数，和重要的
set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
}
for (irqno = IRQ_EINT4; irqno <= IRQ_EINT23; irqno++) {
irqdbf("registering irq %d (extended s3c irq)\n", irqno);
irq_set_chip_and_handler(irqno, &s3c_irqext_chip,
handle_edge_irq);
set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
}
/* register the uart interrupts */
irqdbf("s3c2410: registering external interrupts\n");
for (irqno = IRQ_S3CUART_RX0; irqno <= IRQ_S3CUART_ERR0; irqno++) {
irqdbf("registering irq %d (s3c uart0 irq)\n", irqno);
irq_set_chip_and_handler(irqno, &s3c_irq_uart0,
handle_level_irq);
set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
}
for (irqno = IRQ_S3CUART_RX1; irqno <= IRQ_S3CUART_ERR1; irqno++) {
irqdbf("registering irq %d (s3c uart1 irq)\n", irqno);
irq_set_chip_and_handler(irqno, &s3c_irq_uart1,
handle_level_irq);
set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
}
for (irqno = IRQ_S3CUART_RX2; irqno <= IRQ_S3CUART_ERR2; irqno++) {
irqdbf("registering irq %d (s3c uart2 irq)\n", irqno);
irq_set_chip_and_handler(irqno, &s3c_irq_uart2,
handle_level_irq);
set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
}
for (irqno = IRQ_TC; irqno <= IRQ_ADC; irqno++) {
irqdbf("registering irq %d (s3c adc irq)\n", irqno);
irq_set_chip_and_handler(irqno, &s3c_irq_adc, handle_edge_irq);
set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
}
irqdbf("s3c2410: registered interrupt handlers\n");
}重点分析：
irq_set_chip_and_handler(irqno, &s3c_irq_eint0t4,//s3c_irq_eint0这是一个初始化的结构体
handle_edge_irq);//handle_edge_irq是一个函数，和重要的
先看一下s3c_irq_eint0：
这些函数的作用实际就是中断控制器的初始化
那么handle_edge_irq呢？截取
再看handle_irq_event:
现在似乎明朗了不少，中断控制器的初始化（底层函数）在irq_chip结构体中定义；而自定义的处理函数以desc为索引，在action链表中。
所以需要一种注册机制，将这些结构体联系起来。
四、相关结构体
第一，struct irq_desc
第二，struct irq_chip
第三，action结构体链表
五、注册和注销
request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags,const char *name, void *dev);
void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)
六、Linux中断的顶半部和低半部机制（重点）
理论上，中断做的是紧急的事，但是不能长时间占用，因为CPU不是为你一家开的，还有很多任务等着调度呢！
那么Linux中断就引入了顶半部和低半部机制：
在使用request_irq注册的handler就是顶半部函数，会屏蔽中断，做一些特别紧急，且开销很小的事，如设置flag，读写IO寄存器等；在 request_irq里面调度一个底半部的函数去做几乎中断需要做的所有事，且中断是打开的，可以让顶半部继续接收中断，处理更多的中断事件，或者调度其他的任务。
在低半部机制机制中主要有：tasklet、工作队列、软中断和线程。应用都比较简单。