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

设备与处理器之间的工作通常来说是异步，设备数据要传递给处理器通常来说有以下几种方法：轮询、等待和中断。

让CPU进行轮询等待总是不能让人满意，所以通常都采用中断的形式，让设备来通知CPU读取数据。

2.6内核的函数参数与现在的参数有所区别，这里都主要介绍概念，具体实现方法需要结合具体的内核版本。

request_irq函数申请中断，返回0表示申请成功，其他返回值表示申请失败，其具体参数解释如下：

flags 掩码可以使用以下几个：

快速和慢速处理例程 ：现代内核中基本没有这两个概念了，使用SA_INTERRUPT位后，当中断被执行时，当前处理器的其他中断都将被禁止。通常不要使用SA_INTERRUPT标志位，除非自己明确知道会发生什么。

共享中断 ：使用共享中断时，一方面要使用SA_SHIRQ位，另一个是request_irq中的dev_id必须是唯一的，不能为NULL。这个限制的原因是：内核为每个中断维护了一个共享处理例程的列表，例程中的dev_id各不相同，就像设备签名。如果dev_id相同，在卸载的时候引起混淆（卸载了另一个中断），当中断到达时会产生内核OOP消息。

共享中断需要满足以下一个条件才能申请成功：

当不需要使用该中断时，需要使用free_irq释放中断。

通常我们会在模块加载的时候申请安装中断处理例程，但书中建议：在设备第一次打开的时候安装，在设备最后一次关闭的时候卸载。

如果要查看中断触发的次数，可以查看 /proc/interrupts 和 /proc/stat。

书中讲述了如何自动检测中断号，在嵌入式开发中通常都是查看原理图和datasheet来直接确定。

自动检测的原理如下：驱动程序通知设备产生中断，然后查看哪些中断信号线被触发了。Linux提供了以下方法来进行探测：

探测工作耗时较长，建议在模块加载的时候做。

中断处理函数和普通函数其实差不多，唯一的区别是其运行的中断上下文中，在这个上下文中有以下注意事项：

中断处理函数典型用法如下：

中断处理函数的参数和返回值含义如下：

返回值主要有两个：IRQ_NONE和IRQ_HANDLED。

对于中断我们是可以进行开启和关闭的，Linux中提供了以下函数 *** 作单个中断的开关：

该方法可以在所有处理器上禁止或启用中断。

需要注意的是：

如果要关闭当前处理器上所有的中断，则可以调用以下方法：

local_irq_save 会将中断状态保持到flags中，然后禁用处理器上的中断；如果明确知道中断没有在其他地方被禁用，则可以使用local_irq_disable，否则请使用local_irq_save。

locat_irq_restore 会根据上面获取到flags来恢复中断；local_irq_enable 会无条件打开所有中断。

在中断中需要做一些工作，如果工作内容太多，必然导致中断处理所需的时间过长；而中断处理又要求能够尽快完成，这样才不会影响正常的系统调度，这两个之间就产生了矛盾。

现在很多 *** 作系统将中断分为两个部分来处理上面的矛盾：顶半部和底半部。

顶半部就是我们用request_irq来注册的中断处理函数，这个函数要求能够尽快结束，同时在其中调度底半部，让底半部在之后来进行后续的耗时工作。

顶半部就不再说明了，就是上面的中断处理函数，只是要求能够尽快处理完成并返回，不要处理耗时工作。

底半部通常使用tasklet或者工作队列来实现。

tasklet的特点和注意事项：

工作队列的特点和注意事项：

Linux内核中可使用 platform_get_irq() 函数获取 dts 文件中设置的中断号。

函数原型： int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsigned int num)

定义文件： drivers\base\platform.c

中断号获取函数 platform_get_irq() 调用流程如下：

rk3399 使用的是 GICv3 ，对应 irq_domain->name 。

文件： drivers/irqchip/irq-gic-v3.c 。

translate() 函数实现如下：

以 RockPI 4A 单板 Debian 系统Linux 4.4内核中的获取 HDMI 中断号为例。

1、查找中断号

从手册“Rockchip RK3399 TRM V1.3 Part1.pdf”中，可以查到 HDMI_IRQ 中断号，即55。

2、 dts 配置

文件： arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399.dtsi

hdmi 使用的是 GIC_SPI 中断，按照 gic_irq_domain_translate() 函数中处理，需要将中断号55减去32，得到 dts 中的中断号23。

注： interrupts = <中断类型 中断号 中断触发类型 中断分区(对应哪个CPU cluster，PPI类型中断特有)>

3、驱动函数

文件： drivers\gpu\drm\rockchip\dw_hdmi-rockchip.c

此时， irq 返回值为55。

后续会介绍 GIC 和中断注册等实现函数。

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