Linux内核中断之中断申请接口

本文基于 RockPI 4A 单板Linux4.4内核介绍中断申请的常用接口函数。

1、文件

2、定义

说明：

1）、 irq ：要申请的中断号，可通过 platform_get_irq() 获取，见“Linux内核中断之获取中断号”。

2）、 handler ：中断处理函数，发生中断时，先处理中断处理函数，然后返回 IRQ_WAKE_THREAD 唤醒中断处理线程。中断处理函数尽可能简单。

中断处理函数定义： typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *)

中断返回值如下：

3）、 thread_fn ：中断处理线程，该参数可为NULL。类似于中断处理函数的下半部分。

4）、 irqflags ：中断类型标志。

定义文件： include/linux/interrupt.h ，内容如下：

5）、 devname ：中断名称，可使用 cat /proc/interrupts 命令查看。

6）、 dev_id ：设备ID，该值唯一。

在使用共享中断时（即设置 IRQF_SHARED ），必须传入 dev_id ，在中断处理和释放函数中都会使用该参数。

注：

1、 request_threaded_irq() 函数可替代 request_irq 加 tasklet 或 workqueue 的方式。

2、对应的中断释放函数为： void free_irq(unsigned int, void *) ，需要和中断申请函数成对出现。

1、文件

2、定义

说明：

1）、 __must_check ：指调用函数一定要处理函数的返回值，否则编译器会给出警告。

2）、 request_irq() 函数本质上是中断处理线程 thread_fn 为空的 request_threaded_irq() 函数。

注 ：

对应的中断释放函数为： void free_irq(unsigned int, void *) ，需要和中断申请函数成对出现。

1、文件

2、定义

说明 ：

devm_request_threaded_irq() 本质上还是使用 request_threaded_irq() 函数实现中断申请。

两者区别：

1）多了一个 dev 参数；

2）在设备驱动卸载时，中断会自动释放；

3）如果想单独释放中断，可使用 void devm_free_irq(struct device *dev, unsigned int irq, void *dev_id) 函数。

1、文件

2、定义

devm_request_irq() 函数本质上是中断处理线程 thread_fn 为空的 devm_request_threaded_irq() 函数。

1、获取中断号

2、申请中断

3、中断处理函数

4、中断处理线程

5、查看中断

注册中断最常用的函数是request_irq

第 1个参数 irq 为中断号

第 2 个参数 handler 为要中断服务函数

第 3 个参数 flags为中断标志位包含触发方式，是否共享，是否支持嵌套等

第 4 个参数 name，通常是 设备驱动程序的名称。该值用在 /proc/interrupt 系统文件上

第 5 个参数 dev 中断名称 可作为共享中断时的中断区别参数，也可以用来指定中断服务函数需要参考的数据地址。建议将 设备结构指针作为 dev参数

flags参数定义

注册中断的另一个函数是request_threaded_irq

request_threaded_irq是将中断处理函数线程化执行的接口，其实request_irq也是直接调用的request_threaded_irq，只不过线程化回调thread_fn设置为NULL，不进行中断处理程序线程化处理。

和request_irq的参数有少许差异

handler:表示中断服务例程，指向primary handler 和request_irq的中断处理函数handler类似。中断发生时优先执行primary handler；

如果primary handler 为NULL，且thread_fn不为NULL，那么执行默认primary handler = irq_default_primary_handler。

thread_fn：中断线程化，NULL表示没有中断线程化。thread_fn如果该参数不为NULL，内核会为该irq创建一个内核线程，

当中断发生时，如果handler回调返回值是IRQ_WAKE_THREAD，内核将会激活中断线程，

在中断线程中，该回调函数将被调用，所以，该回调函数运行在进程上下文中，允许进行阻塞 *** 作。

其中

其中

FPGA每隔100us给运行linux的ARM一个中断，要求在20us内响应中断，并读走2000*16bit的数据。

目前主要的问题是，当系统同时发生多个中断时，会严重影响linux对FPGA中断的响应时间。如何解决？

1、首先想到了ARM的FIQ，它可以打断IRQ中断服务程序，保证对外部FIQ的及时响应。但是发现linux只实现了IRQ，没有显示FIQ。

linux是从devicetree读取中断号，加入中断向量表的。

interrupts = <0x0 0x32 0x0>中的第一个字段0表示非共享中断，非零表示共享中断，SDK产生的dts统一为0，此时第二字段的值比XPS中的小32；如果第一字段非零，则第二字段比XPS小16.

最后字段表示中断的触发方式。

IRQ_TYPE_EDGE_RISING=0x00000001,

IRQ_TYPE_EDGE_FALLING=0x00000002,

IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH=0x00000004,

IRQ_TYPE_LEVEL_LOW=0x00000008,

很明显，devicetree根本没有提供通知linux有FIQ的渠道。

2、再来看linux的IRQ

linux的中断分为上半部和下半部，上半部运行在IRQ模式，会屏蔽所有中断，下半部运行在SVC模式，会重新打开中断。

也就是说，当一个中断的上半部正在运行时（不能再次响应中断），FPGA的中断是不能被linux响应的；

反过来，当FPGA中断的上半部正在运行时（不能再次响应中断），其他的中断也不能被linux响应；

unsigned long flags

...

local_irq_save(flags)

....

local_irq_restore(flags)

3.

ARM有七种模式，我们这里只讨论SVC、IRQ和FIQ模式。

我们可以假设ARM核心有两根中断引脚（实际上是看不见的），一根叫 irq pin, 一根叫fiq pin.

在ARM的cpsr中，有一个I位和一个F位，分别用来禁止IRQ和FIQ的。

先不说中断控制器，只说ARM核心。正常情况下，ARM核都只是机械地随着pc的指示去做事情，当CPSR中的I和F位为1的时候，IRQ和FIQ全部处于禁止状态。无论你在irq

pin和fiq pin上面发什么样的中断信号，ARM是不会理你的，你根本不能打断他，因为他耳聋了，眼也瞎了。

在I位和F位为0的时候，当irq

pin上有中断信号过来的时候，就会打断arm的当前工作，并且切换到IRQ模式下，并且跳到相应的异常向量表（vector)位置去执行代码。这个过程是自动的，但是返回到被中断打断的地方就得您亲自动手了。当你跳到异常向量表，处于IRQ的模式的时候，这个时候如果irq

pin上面又来中断信号了，这个时候ARM不会理你的，irq

pin就跟秘书一样，ARM核心就像老板，老板本来在做事，结果来了一个客户，秘书打断它，让客户进去了。而这个时候再来一个客户，要么秘书不断去敲门问，要么客户走人。老板第一个客户没有会见完，是不会理你的。

但是有一种情况例外，当ARM处在IRQ模式，这个时候fiq pin来了一个中断信号，fiq

pin是什么？是快速中断呀，比如是公安局的来查刑事案件，那才不管你老板是不是在会见客户，直接打断，进入到fiq模式下，并且跳到相应的fiq的异常向量表处去执行代码。那如果当ARM处理FIQ模式，fiq

pin又来中断信号，又就是又一批公安来了，那没戏，都是执法人员，你打不断我。那如果这个时候irq

pin来了呢？来了也不理呀，正在办案，还敢来妨碍公务。

所以得出一个结论： IRQ模式只能被FIQ模式打断，FIQ模式下谁也打不断。

在打不断的情况下，irq pin 或 fiq pin随便你怎么发中断信号，都是白发。

所以除了fiq能打断irq以外，根本没有所谓中断嵌套的情况。

Linux不用FIQ,只用到了IRQ。但是我们有时候一个中断需要处理很长时间，那我们就需要占用IRQ模式那么长的时间吗？没有，linux在IRQ模式下只是简单的记录是什么中断，马上就切换回了SVC模式，换句话说，Linux的中断处理都是在SVC模式下处理的。

只不过SVC模式下的ISR上半部关闭了当前中断线，下半部才重新打开

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