中断又叫异步中断,由硬件触发。而异常又称为同步中断,由软件触发。
中断服务程序(中断处理函数)是一种处理中断响应的函数,它是一种遵循特定原型声明的C函数,它运行在中断上下文中,也称为原子上下文,代码运行在此上下文中是不能被阻塞的。中断服务程序必须运行非常快,它最基本的工作就是告诉硬件已经收到了它发出的中断,但通常还执行大量其他的工作。为此,一般中断服务程序分为两半,一半是中数据恢复处理函数,称为上半部,它只执行那些可以很快执行的代码,如向硬件确认已经收到中断号等,其他的工作要延迟到下半部去执行。
执行在中断上下文中的代码需要注意的一些事项:
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中断上下文中的代码不能进入休眠。
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不能使用mutex,只能使用自旋锁,且仅当必须时。
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中断处理函数不能直接与用户空间进行数据交换。
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中断处理程序应该尽快结束。
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中断处理程序不需要是可重入的,因为相同的中断处理函数不能同时在多个处理器上运行。
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中断处理程序可能被一个优先级更高的中断处理程序所中断。为了避免这种情况,可以要求内核将中断处理程序标记为一个快速中断处理程序(将本地CPU上的所有中断禁用),不过在采取这个动作前要慎重考虑对系统的影响。
注册中断处理函数
在Linux中,注册一个中断处理函数使用request_irq(),原型为:
/* request_irq: allocate a given interrupt line */
int request_irq(unsigned int irq, //中断号
irq_handler_t handler, //中断处理函数
unsigned long flags,
const char *name,
void *dev)
第一个参数表示要分配的中断号,第二个参数是一个指向实际中断处理程序的指针。
第三个参数irqflags值可为0,第四个参数设备名,第五个参数主要用于共享中断线
中断处理函数原型为:
typedefirqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *)
中断处理函数的一些标记
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IRQF_DISABLED:禁用其他所有的中断,该标志用于性能好且执行快的中断处理函数。该标志也表明中断处理函数为一个快速中断处理函数。
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IRQF_SAMPLE_RANDOM:设备产生的中断对内核熵池有贡献。如果设备以一个可预测的速率引发中断,不要使用该标志。
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IRQF_TIMER:表明该中断处理函数为系统计时器中断处理函数。
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IRQF_SHARED:表明该中断号是共享的。
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IRQF_TRIGGER_RISING:边沿触发。
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IRQF_TRIGGER_HIGH:水平触发。
例子:
#define ROLLER_IRQ 7
static irqreturn_t roller_interrupt(int irq, void *dev_id);
if (request_irq(ROLLER_IRQ, roller_interrupt, IRQF_DISABLED | IRQF_TRIGGER_RISING, “roll”, NULL);
{
printk(KERN_ERR “Roll: Can’t register IRQ %d\n”, ROLLER_IRQ);
return –EIO;
}
释放一个中断处理函数
void free_irq(unsigned int irq, void *dev)
编写中断处理器
static irqreturn_t intr_handler(int irq, void *dev)
中断处理器的返回值的类型为irqreturn_t。中断处理器可以返回两个特殊值IRQ_HANDLED和IRQ_NONE。也可以使用IRQ_RETVAL(val)。通常中断处理器标记为static,表明它不能在其他的文件中被调用。
中断控制
禁止和使能中断
local_irq_disable();
/* interrupts are disabled .. */
local_irq_enable();
更安全的版本:
unsigned long flags;
local_irq_save(flags); /* interrupts are now disabled */
/* ... */
local_irq_restore(flags); /* interrupts are restored to their previous state */
注意:flags不能传递给另一个函数,所以上述两个函数必须在同一个函数内调用。
上述的函数都可以在中断和进程上下文中调用。
禁用和中断某个特定的中断
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);
前面两个函数禁用一个指定的中断线。此外,disable_irq()在中断处理器执行完成后才返回,而disable_irq_nosync()会立即返回。函数synchronize_irq()在返回前等待某个特定的中断处理器退出。
中断系统的状态
irqs_disabled()函数返回0,如果本地处理器上的中断系统禁用的话。
有两个宏检查当前的上下文状态
函数in_interrupt()用于决断此时代码执行的上下文是否处理中断上下文。
in_irq()仅当内核正在执行一个中断处理函数时才返回非0。
设备初始化处不适合请求IRQ,在打开设备时请求IRQ比较合宜。关闭设备时释放中断。