Linux中断处理体系结构分析 第3页

 2.3 中断的处理过程

asm_do_IRQ是中断的C语言总入口函数，它在/arch/arm/kernel/irq.c中定义，

106 asmlinkage void __exception asm_do_IRQ(unsigned int irq, struct pt_regs *regs) 107 { 108 struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs); 109 110 irq_enter(); 111 112 /* 113 * Some hardware gives randomly wrong interrupts. Rather 114 * than crashing, do something sensible. 115 */ 116 if (unlikely(irq >= NR_IRQS)) { 117 if (printk_ratelimit()) 118 printk(KERN_WARNING "Bad IRQ%u\n", irq); 119 ack_bad_irq(irq); 120 } else { 121 generic_handle_irq(irq); 122 } 123 124 /* AT91 specific workaround */ 125 irq_finish(irq); 126 127 irq_exit(); 128 set_irq_regs(old_regs); 129 }

desc_hand_irq函数直接调用desc结构中的hand_irq成员函数，它就是irq_desc[irq].handle.irq

asm_do_IRQ函数中参数irq的取值范围为IRQ_EINT0~（IRQ_EINT0 + 31）,只有32个取值。它可能是一个实际的中断号，也可能是一组中断的中断号。这里有S3C2440的芯片特性决定的：发生中断时，INTPND寄存器的某一位被置1，INTOFFSET寄存器中记录了是哪一位（0--31），中断向量调用asm_do_IRQ之前要把INTOFFSET寄存器的值确定irq参数。每一个实际的中断在irq_desc数组中都有一项与它对应，它们的数目不止32.当asm_do_IRQ函数参数irq表示的是“一组”中断时，irq_desc[irq].handle_irq成员函数还需要先分辨出是哪一个中断，然后调用irq_desc[irqno].handle_irq来进一步处理。

以外部中断EINT8—EINT23为例，它们通常是边沿触发

(1) 它们被触发里，INTOFFSET寄存器中的值都是5，asm_do_IRQ函数中参数irq的值为（IRQ_EINTO+5）,即IRQ_EINT8t23，

(2)irq_desc[IRQ_EINT8t23].handle_irq在前面init_IRQ函数初始化中断体系结构的时候被设为s3c_irq_demux_extint8.

(3)s3c_irq_demux_extint8函数的代码在arch/arm/plat-s3c24xx/irq.c中，它首先读取EINTPEND、EINTMASK寄存器，确定发生了哪些中断，重新计算它们的中断号，然后调用irq_desc数组项中的handle_irq成员函数

453 s3c_irq_demux_extint8(unsigned int irq, 454 struct irq_desc *desc) 455 { 456 unsigned long eintpnd = __raw_readl(S3C24XX_EINTPEND); //EINT8-EINT23 发生时，相应位被置1 457 unsigned long eintmsk = __raw_readl(S3C24XX_EINTMASK);//屏蔽寄存器 458 459 eintpnd &= ~eintmsk; //清除被屏蔽的位 460 eintpnd &= ~0xff; /* 清除低8位（EINT8对应位8）ignore lower irqs */ 461 462 /* 循环处理所有子中断*/ 463 464 while (eintpnd) { 465 irq = __ffs(eintpnd); //确定eintpnd中为1的最高位 466 eintpnd &= ~(1<<irq); //将此们清0 467 468 irq += (IRQ_EINT4 - 4);//重新计算中断号，前面计算出irq等于8时，中断号为                             IRQ_EINT8 469 generic_handle_irq(irq);//调用这中断的真正的处理函数 470 } 471 472 } void

(4)IRQ_EINT8--IRQ_EINT23这几个中断的处理函数入口，在init_IRQ函数初始化中断体系结构的时候已经被设置为handle_edge_irq函数，desc_handle_irq(irq,irq_desc+irq)就是调用这个函数，它在kernel/irq/chip.c中定义，它用来处理边沿触发的中断，

中断发生的次数统计

531 handle_edge_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc) 532 { 533 spin_lock(&desc->lock); 534 535 desc->status &= ~(IRQ_REPLAY | IRQ_WAITING); 536 537 /* 538 * If we're currently running this IRQ, or its disabled, 539 * we shouldn't process the IRQ. Mark it pending, handle 540 * the necessary masking and go out 541 */ 542 if (unlikely((desc->status & (IRQ_INPROGRESS | IRQ_DISABLED)) || 543 !desc->action)) { 544 desc->status |= (IRQ_PENDING | IRQ_MASKED); 545 mask_ack_irq(desc, irq); 546 goto out_unlock; 547 } 548 kstat_incr_irqs_this_cpu(irq, desc); 549 550 /* Start handling the irq */ 551 if (desc->chip->ack) 552 desc->chip->ack(irq); 553 554 /* Mark the IRQ currently in progress.*/ 555 desc->status |= IRQ_INPROGRESS; 556 557 do { 558 struct irqaction *action = desc->action; 559 irqreturn_t action_ret; 560 561 if (unlikely(!action)) { 562 desc->chip->mask(irq); 563 goto out_unlock; 564 } 565 566 /* 567 * When another irq arrived while we were handling 568 * one, we could have masked the irq. 569 * Renable it, if it was not disabled in meantime. 570 */ 571 if (unlikely((desc->status & 572 (IRQ_PENDING | IRQ_MASKED | IRQ_DISABLED)) == 573 (IRQ_PENDING | IRQ_MASKED))) { 574 desc->chip->unmask(irq); 575 desc->status &= ~IRQ_MASKED; 576 } 577 578 desc->status &= ~IRQ_PENDING; 579 spin_unlock(&desc->lock); 580 action_ret = handle_IRQ_event(irq, action); 581 if (!noirqdebug) 582 note_interrupt(irq, desc, action_ret); 583 spin_lock(&desc->lock); 584 585 } while ((desc->status & (IRQ_PENDING | IRQ_DISABLED)) == IRQ_PENDING); 586 587 desc->status &= ~IRQ_INPROGRESS; 588 out_unlock: 589 spin_unlock(&desc->lock); 590 } 591

响应中断，通常是清除当前中断使得可以接收下一个中断，对于IRQ_EINT8~IRQ_EINT23这几个中断，desc->chip在前面init_IRQ函数初始化中断体系结构的时候被设为s3c_irqext_chip.desc->chip->ack就是s3c_irqext_ack函数，（arch/armplat-s3c24xx/irq.c）它用来清除中断

handle_IRQ_event函数来逐个执行action链表中用户注册的中断处理函数，它在kernel/irq/handle.c中定义。

do { 379 trace_irq_handler_entry(irq, action); 380 ret = action->handler(irq, action->dev_id);//执行用户注册的中断处理函数 381 trace_irq_handler_exit(irq, action, ret); 382 383 switch (ret) { 384 case IRQ_WAKE_THREAD: 385 /* 386 * Set result to handled so the spurious check 387 * does not trigger. 388 */ 389 ret = IRQ_HANDLED; 390 391 /* 392 * Catch drivers which return WAKE_THREAD but 393 * did not set up a thread function 394 */ 395 if (unlikely(!action->thread_fn)) { 396 warn_no_thread(irq, action); 397 break; 398 } 399 400 /* 408 if (likely(!test_bit(IRQTF_DIED, 409 &action->thread_flags))) { 410 set_bit(IRQTF_RUNTHREAD, &action->thread_flags); 411 wake_up_process(action->thread); 412 } 413 414 /* Fall through to add to randomness */ 415 case IRQ_HANDLED: 416 status |= action->flags; 417 break; 418 419 default: 420 break; 421 } 422 423 retval |= ret; 424 action = action->next; //下一个 425 } while (action);

用户注册的中断处理函数的参数为中断号irq,action->dev_id。后一个参数是通过request_irq函数注册中断时传入的dev_id参数，它由用户自己指定、自己使用，可以为空，当这个中断是“共享中断”时除外。

对于电平触发的中断，它们的irq_desc[irq].handle_irq通常是handle_level_irq函数。它也是在kernel/irq/chip.c中定义，其功能与上述handle_edge_irq函数相似，

 

对于handle_level_irq函数已经清除了中断，但是它只限于清除SoC内部的的信号，如果外设输入到SoC的中断信号仍然有效，这就会导致当前中断处理完成后，会误认为再次发生了中断，对于这种情况，需要用户注册的中断处理函数中清除中断，先清除外设的中断，然后再清除SoC内部的中断号。

中断的处理流程可以总结如下

(1)中断向量调用总入口函数asm_do_IRQ，传入根据中断号irq

(2)asm_do_IRQ函数根据中断号irq调用irq_desc[irq].handle_irq，它是这个中断的处理函数入口，对于电平触发的中断，这个入口函数通常为handle_level_irq,对于边沿触发的中断，这个入口通常为handle_edge_irq

(3)入口函数首先清除中断，入口函数是handle_level_irq时还要屏蔽中断

(4)逐个调用用户在irq_desc[irq].aciton链表中注册的中断处理函数

(5) 入口函数是handle_level_irq时还要重新开启中断

  卸载中断处理函数这通过free_irq函数来实现，它与request_irq一样，也是在kernel/irq/mangage.c中定义。

它需要用到两个参数：irq和dev_id,它们与通过request_irq注册中断函数时使用的参数一样，使用中断号irq定位action链表，再使用dev_id在action链表中找到要卸载的表项。同一个中断的不同中断处理函数必须使用不同的dev_id来区分，在注册共享中断时参数dev_id必惟一。

free_irq函数的处理过程与request_irq函数相反

(1)根据中断号irq，dev_id从action链表中找到表项，将它移除

(2)如果它是惟一的表项，还要调用IRQ_DESC[IRQ].CHIP->SHUTDOWN 或IRQ_DESC[IRQ].CHIP->DISABLW来关闭中断。

在响应一个特定的中断的时候，内核会执行一个函数，该函数叫做中断处理程序（interrupt handler）或中断服务例程（interrupt service routine ,ISP）.产生中断的每个设备都有一个相应的中断处理程序，中断处理程序通常不和特定的设备关联，而是和特定的中断关联的，也就是说，如果一个设备可以产生多种不同的中断，那么该就可以对应多个中断处理程序，相应的，该设备的驱动程序也就要准备多个这样的函数。在Linux内核中处理中断是分为上半部（top half），和下半部（bottom half）之分的。上半部只做有严格时限的工作，例如对接收到的中断进行应答或复位硬件，这些工作是在所有的中断被禁止的情况下完成的，能够被允许稍后完成的工作会推迟到下半部去。要想了解上半部和下半部的机制可以阅读一下《Linux内核设计与实现》下载见http://www./Linux/2011-05/35647.htm