Linux设备驱动之中断---介绍
中断
中断是cpu在执行过程中，出现了某些突发情况，cpu必须暂停当前的任务，去处理紧急的事件，处理结束后继续处理刚才暂停的任务。
分类：
从中断源看：
内部中断：来源于cpu内部，例如软件中断指令、溢出、除法错误等
外部中断：来源于cpu外部，外设提出请求
从是否可屏蔽看：
可屏蔽中断：中断被屏蔽后不再相应
不可屏蔽中断：NMI
从跳转入口看：
向量中断：cpu通常为不同的中断分配不同的中断入口地址，当检测到某个中断来临，自动跳转到该中断对应的地址执行
非向量中断：多个中断共享一个入口地址，中断响应后，要通过软件判断具体是哪个中断，软件中断较多。
irq_handler()
{
int int_src = read_int_status();
switch (int_src){
case DEV_A:
dev_a_handler();
break;
case DEV_B:
DEV_b_handler();
break;
default:
break;
}
}中断的arm架构介绍：
ARM多核处理中最常用的GIC（generic interrupt controller），支持3种类型中断:
1. SGI(Software generic interrupt):软件产生的中断，可以用于多核之间的通信，一个cpu可以通过写GIC的寄存器给另外一个cpu产生中断。
2. PPI（Private peripheral interrupt）:某个CPU私有外设的中断，这类外设的中断只能发给绑定的cpu
3. SPI（Shared peripheral interrupt）:共享外设中断，这类外设的中断可以绑定到任意的cpu
extern int irq_set_aff inity (unsigned int irq, const struct cpumask *m);
例如irq_set_aff inity(irq, cpumask_of(i)); 把中断绑定到cpui上，由这个cpu处理
linux中断处理程序架构：
设备的中断会打断内核进程的正常调度，要求中断处理函数要尽可能的短小，但是实际上中断处理函数可能需要很长时间，linux将中断处理函数分为上下部分。
1.中断上半部（Top Half） ：处理比较紧急短小的事情，比如读取寄存器等。 清除中断标志以后就“登记中断”工作，意味着将中断下半部处理程序挂到下半部执行队列中。不可被中断打断
2.中断下半部（Bottom Half） ：处理比较耗时的事情。可以被中断打断。
中断处理函数就是中断上半部
调度
——-中断——->中断上半部——->中断下半部
cat /proc/interrupt 查看中断信息
linux中断编程：
1. 申请中断
request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags,const char *name, void *dev)
irq :中断号
handler:中断处理函数
typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *);
flags：中断处理属性
触发方式：
#define IRQF_TRIGGER_NONE 0x00000000
#define IRQF_TRIGGER_RISING 0x00000001
#define IRQF_TRIGGER_FALLING 0x00000002
#define IRQF_TRIGGER_HIGH 0x00000004
#define IRQF_TRIGGER_LOW 0x00000008
#define IRQF_TRIGGER_MASK (IRQF_TRIGGER_HIGH | IRQF_TRIGGER_LOW | IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING)
#define IRQF_TRIGGER_PROBE 0x00000010
处理方式：
#define IRQF_SHARED 0x00000080 //表示多个设备共享中断
#define IRQF_PROBE_SHARED 0x00000100
#define __IRQF_TIMER 0x00000200
#define IRQF_PERCPU 0x00000400
#define IRQF_NOBALANCING 0x00000800
#define IRQF_IRQPOLL 0x00001000
#define IRQF_ONESHOT 0x00002000
#define IRQF_NO_SUSPEND 0x00004000
#define IRQF_FORCE_RESUME 0x00008000
#define IRQF_NO_THREAD 0x00010000
#define IRQF_EARLY_RESUME 0x00020000
#define IRQF_COND_SUSPEND 0x00040000
name：中断名称，在/proc/interrupt 中看到的名称
dev:是要传递给中断服务程序的私有数据，一般设置为中断设备的结构体或者指针NULL
return：
0 表示成功
-EINVAL 表示中断号无效或者处理函数指针为NULL
-EBUSY 表示中断已经被占用且不能共享devm_request_irq(struct device *dev, unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)
//devm_开头的api表示系统管理的资源，系统自动回收，不需要使用free_irq,就像java中的内存回收机制一样2. 释放中断
void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)3. 使能和屏蔽中断
屏蔽一个中断源
void disable_irq(int irq) 立刻返回
void disable_irq_nosync(int irq) 等待中断函数执行结束返回
void enable_irq(int irq)屏蔽本cpu内所有中断
#define local_irq_save(flags) ... //禁止中断前，将目前cpu的中断状态保存在flags中 flags为unsigned log
void local_irq_disable(void) //直接禁止中断而不保存对应恢复如下
#define local_irq_restore(flags) ...
void local_irq_enable(void)下半部机制：
实现机制：tasklet 工作队列 软中断 线程化irq
tasklet
执行上下文：软中断
使用： 定义-关联-使用
1. void my_tasklet_func(unsigned long) //定义一个处理函数
2. DECLARE_TASKLET(my_tasklet, my_tasklet_func, data) //定义一个tasklet结构体，与my_tasklet_func(data)函数关联
3.tasklet_schedule(&my_tasklet);工作队列：
执行上下文：进程上下文，可睡眠、调度
使用： 定义-关联-使用
1.struct work_struct my_wq; //定义一个工作队列
2.void my_wq_func(struct work_struct *work) //定义一个处理函数
3.INIT_WORK(&my_wq, my_wq_func) //绑定
4.schedule_work(&my_wq) //使用工作队列软中断：
执行上下文：软中断
使用：
softirq_atcion //结构体表示一个软中断
open_softirq() //注册软中断对应的处理函数local_bh_disable()
local_bh_enable()
//内核中用于禁止和使能软中断以及tasklet底半步机制的函数threaded_irq
int request_threaded_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, irq_handler_t thread_fn, unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id) //中断上下文
int devm_request_threaded_irq(struct device *dev, unsigned int irq, irq_handler_t handler, irq_handler_t thread_fn, unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id) //进程上下文
//上半部函数 handler
//下半部函数 thread_fn使用方法：当上半部返回 IRQ_WAKE_THREAD 时，内核调度会执行thread_fn函数
request_threaded_irq和devm_request_threaded_irq支持标记IRQF_ONESHOT
内核会帮助我们在中断上下文时屏蔽该中断号，在执行thread_fn的时候重新使能该中断号，对于在上半部无法清除中断的情况，IRQF_ONESHOT有特别的用处
中断共享：
linux支持多个设备共享一个中断线的情况。
共享中断的设备在申请中断时要加上 IRQF_SHARED标志
1.1 该中断未被申请
1.2 该中断已经被申请，但是被申请的都是以IRQF_SHARED为标志的中断到来时，会编译执行共享此中断的所有中断处理函数，直到某个函数返回IRQ_HANDLED.
在中断处理函数顶半部中，应根据硬件寄存器中的信息比对传入的dev_id参数，迅速判断是否为本设备的中断，如果不是，应该迅速返回IRQ_NONE.
接下来三篇文章讲一次介绍4种使用方法和示例代码