中断号用来区分不同的中断，Linux内核使用一个int变量表示中断号。中断号也称为中断线。
中断API函数 request_irqLinux内核使用中断需要申请，request_irq用于申请中断。request_irq会导致睡眠，不能再中断上下文或禁止睡眠的代码中使用。request_irq会使能中断。
int request_irq(unsigned int irq,
irq_handler_t handler,
unsigned long flags,
const char *name,
void *dev);
- irq：申请中断的中断号。
- handler：中断处理函数，中断发生后执行中断处理函数。
- flags：中断标志。
- name：中断名，设置完成后在/proc/interrupts中查看中断名。
- dev：设备结构体，如果将flags设置为IRQF_SHARED共享中断，dev用于区分不同的中断，dev设备结构体传递给中断处理函数的第二个参数。
- 返回值：0，中断申请成功；负值，中断申请失败，-EBUSY表示中断已经被申请。
| 标志 | 描述 |
| IRQF_SHARED | 多个设备共享一个中断号，共享的所有中断都必须指定IRQF_SHARED标志 |
| IRQF_ONESHOT | 中断执行一次就结束 |
| IRQF_TRIGGER_NONE | 无触发 |
| IRQF_TRIGGER_RISING | 上升沿触发 |
| IRQF_TRIGGER_FALLING | 下降沿触发 |
| IRQF_TRIGGER_HIGH | 高电平触发 |
| IRQF_TRIGGER_LOW | 低电平触发 |
中断使用完后释放相应的中断，如果中断不是共享中断，free_irq会删除中断处理函数并禁止中断。
void free_irq(unsigned int irq,
void *dev);
- irq：释放的中断号。
- dev：区分不同的共享中断，共享中断只有在释放最后中断处理函数时才会被禁止。
- 返回值：无。
第一个参数：中断号。
第二个参数：指向void的指针，与request_irq函数的dev参数保持一直，用于区分共享中断的不同设备。
返回值：irqreturn_t类型，共有三种返回值，一般使用IRQ_HANDLED。
irqreturn_t(*irq_handler_t)(int, void *)
enum irqreturn {
IRQ_NONE = (0 << 0);
IRQ_HANDLED = (1 << 0);
IRQ_WAKE_THREAD = (1 << 1);
};
typedef enum irqreturn irqreturn_t
中断使能/禁止函数
disable_irq函数需要等到当前正在执行的中断处理函数执行完才返回，需要保证不会产生新的中断，并且所有已经开始执行的中断程序已经全部退出。
void enable_irq(unsigned int irq); void disable_irq(unsigned int irq);
- irq：中断号。
disable_irq_nosync函数调用后立即返回，不会等待当前中断处理程序执行完毕。
void disable_irq_nosync(unsigned int irq);
使能全局中断和禁止全局中断
local_irq_enable(); local_irq_disable();
local_irq_save禁止中断，把中断状态保存在flags；local_irq_restore恢复中断，恢复至flags状态。
local_irq_save(flags); local_irq_restore(flags);中断上半部和下半部
上半部：中断处理函数，对时间敏感、处理速度较快、不会占用很长时间的操作放在上半部进行。
下半部：中断处理过程中比较耗时的程序放在下半部进行，Linux内核提供多种下半部机制。
Linux内核将中断分为上半部和下半部的主要目的：实现中断处理函数的快进快出。
上半部和下半部举例：上半部将数据拷贝到内存，下半部对数据进行处理。
需要根据实际情况判断哪些代码属于上半部还是下半部，可参考如下情况进行判断：
- 要处理的内容不希望被其他中断打断，放在上半部。
- 要处理的任务对时间敏感，放在上半部。
- 要处理的任务和硬件有关，放在上半部。
- 其余的任务，放在下半部。
Linux内核定义softirq_action结构体表示软中断。
struct softirq_action {
void (*action)(struct softirq_action *);
?;
在kernel/softirq.c中定义了10个软中断。softirq_action结构体中的action成员变量是软中断的服务函数。
static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTRQS];
enum {
HI_SOFTIRQ=0,
TIMER_SOFTIRQ,
NET_TX_SOFTIRQ,
NET_RX_SOFTIRQ,
BLOCK_SOFTIRQ,
BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ,
TASKLET_SOFTIRQ,
SCHED_SOFTIRQ,
HRTIMER_SOFTIRQ,
RCU_SOFTIRQ,
NR_SOFTIRQS
};
注册软中断处理函数
void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action *));
- nr：要开起的软中断，从10个软中断中选择。
- action：软中断对应的处理函数。
- 返回值：无。
触发中断
void raise_softirq(unsigned int nr);
- nr：要开起的软中断，从10个软中断中选择。
- 返回值：无。
软中断必须哎编译的时候静态注册。
tasklet（建议使用）Linux内核定义tasklet_struct结构体表示tasklet。
struct tasklet_struct {
struct tasklet_struct *next;
unsigned long state;
atomic_t count;
void (*func)(unsigned long);
unsigned long data;
};
先定义一个tasklet，然后使用tasklet_init初始化。
void tasklet_init(struct tasklet_struct *t,
void (*func)(unsigned long),
unsigned long data);
- t：要初始化的tasklet。
- func：tasklet 的处理函数。
- data：要传递给func函数的参数
- 返回值：无。
使用宏DECLARE_TASKLET一次性完成tasklet的定义和初始化。
DECLARE_TASKLET(name, func, data);
- name：tasklet的名字。
- func：tasklet的处理函数。
- data：传递给func的参数。
tasklet也要用到上半部，只是上半部的中断处理函数重点是调度tasklet_schedule使tasklet在合适的时间运行。
void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t);
- t：要调用的tasklet，也是宏DECLARE_TASKLET里面的name。
- 返回值：无。
tasklet例程
// 定义tasklet
struct tasklet_struct test_tasklet;
// tasklet处理函数
void test_tasklet_func(unsigned long data) {
// tasklet的具体处理代码
}
// 中断处理函数
irqreturn_t test_handler(int irq, void *dev_id) {
//调度tasklet
tasklet_schedule(&test_tasklet);
}
// 驱动入口函数
static int __init xxx_init(void) {
// 初始化tasklet
tasklet_init(&test_tasklet, test_tasklet_func, data);
// 注册中断处理函数
request_irq(xxx_irq, test_handler, 0, "xxx", &xxx_dev);
}
工作队列（需要睡眠的工作中使用）
工作队列在进程上下文执行，将要推后的工作交给一个内核线程去执行，允许睡眠或重新调度。
Linux内核定义work_struct结构体表示一个工作。
struct work_struct {
atomic_long_t data;
struct list_head entry;
work_func_t func; // 工作队列处理函数
};
许多工作组成工作队列，定义workqueue_struct结构体表示工作队列。
struct workqueue_struct {
struct list_head pwqs;
struct list_head list;
struct mutex mutex;
int work_color;
int flush_color;
atomic_t nr_pwqs_to_flush;
struct wq_flusher *first_flusher;
struct list_head flusher_queue;
struct list_head flusher_overflow;
struct list_head maydays;
struct worker *rescuer;
int nr_drainers;
int saved_max_active;
struct workqueue_attrs *unbound_attrs;
struct pool_workqueue *dfl_pwq;
char name[WQ_NAME_LEN];
struct rcu_head rcu;
unsigned int flags ____cacheline_aligned;
struct pool_workqueue __percpu *cpu_pwqs;
struct pool_workqueue __rcu *numa_pwq_tbl[];
};
Linux内核使用工作者线程worker thread处理工作队列中的各个工作，Linux内核定义worker结构体表示工作者线程。
struct worker {
union {
struct list_head entry;
struct hlist_node hentry;
};
struct work_struct *current_work;
work_func_t current_func;
struct pool_workqueue *current_pwq;
bool desc_valid;
struct list_head scheduled;
struct task_struct *task;
struct worker_pool *pool;
struct list_head node;
unsigned long last_active;
unsigned int flags;
int id;
char desc[WORKER_DESC_LEN];
struct workqueue_struct *rescue_wq;
};
Linux驱动开发，只需要定义工作work_struct即可。定义work_struct结构体变量，然后INIT_WORK初始化。
#define INIT_WORK(_work, _func)
- _work：要初始化的工作。
- _func：工作处理函数 。
也可以使用宏DECLARE_WORK一次性完成工作的创建和初始化。
#define DECLARE_WORK(n, f)
- n：定义的工作。
- f：工作处理函数。
工作的调度函数schedule_work
bool schedule_work(struct work_struct *work);
- work：要调度的工作。
- 返回值：0，成功；其他值，失败。
工作队列例程
// 定义工作
struct work_struct test_work;
// 工作处理函数
void test_work_func_t(struct work_struct *work) {
}
// 中断处理函数
irqreturn_t test_handler(int irq, void *dev_id) {
// 调度工作work
schedule_work(&test_work);
}
// 驱动入口函数
static int __init xxx_init(void) {
// 初始化工作
INIT_WORK(&test_work, test_work_func_t);
// 注册中断处理函数
request_irq(xxx_irq, test_handler, 0, "xxx", &xxx_dev);
}
设备树设置中断信息
- interrupt-controller，表示当前节点为中断控制器。
- #interrupt-cells，指定interrupts属性的cells大小。
- interrupts，指定中断号、触发方式。
- interrupt-parent，指定父中断，即中断控制器。
Linux内核通过读取设备树中的中断属性信息配置中断。imx6ull.dtsi文件中intc节点表示如下：
intc: interrupt-controller@00a01000 {
compatible = "arm, cortex-a7-gic";
#interrupt-cells = <3>;
interrupt-controller;
reg = <0x00a01000 0x1000>,
<0x00a02000 0x100>;
};
#interrupt-cells描述interrupt属性的cells大小，对于ARM处理器的GIC中断控制器，共有3个cells。
- 第一个cells表示中断类型，0，SPI中断；1，PPI中断。
- 第二个cells表示中断号，SPI中断的中断号范围0-987，PPI中断的中断号范围0-15。
- 第三个cells表示标志，bit[3:0]表示中端触发类型，1，上升沿触发；2，下降沿触发；4，高电平触发；8，低电平触发。bit[15:8]表示PPI中断的CPU掩码。
interrupt-controller节点为空表示当前节点是中断控制器。
gpio节点也可作为中断控制器，imx6ull.dtsi文件中gpio5节点表示如下：
gpio5: gpio@0x0ac000 {
compatible = "fsl, imx6ul-gpio", "fsl, imx35-gpio";
reg = <0x020ac000 0x4000>;
interrupts = ,
;
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;
interrupt-controller;
#interrupt-cells = <2>;
};
interrupts描述中断源信息，中断类型都是SPI，触发电平是高电平，查看芯片手册gpio5的中断号一个是74，对应GPIO5_IO00~GPIO5_IO15低16位IO，一个是75，对应GPIO5_IO16~GPIO5_IO31高16位IO。
Linux内核include/linux/irq.h文件中定义了中断号（线）的状态：
enum {
IRQ_TYPE_NONE = 0x00000000,
IRQ_TYPE_EDGE_RISING = 0x00000001,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING = 0x00000002,
IRQ_TYPE_EDGE_BOTH = (IRQ_TYPE_EDGE_FALLING | IRQ_TYPE_EDGE_RISING),
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH = 0x00000004,
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW = 0x00000008,
IRQ_TYPE_LEVEL_MASK = (IRQ_TYPE_LEVEL_LOW | IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH),
IRQ_TYPE_SENSE_MASK = 0x0000000f,
IRQ_TYPE_DEFAULT = IRQ_TYPE_SENSE_MASK,
IRQ_TYPE_PROBE = 0x00000010,
IRQ_LEVEL = (1 << 8),
IRQ_PER_CPU = (1 << 9),
IRQ_NOPROBE = (1 << 10),
IRQ_NOREQUEST = (1 << 11),
IRQ_NOAUTOEN = (1 << 12),
IRQ_NO_BALANCING = (1 << 13),
IRQ_MOVE_PCNTXT = (1 << 14),
IRQ_NESTED_THREAD = (1 << 15),
IRQ_NOTHREAD = (1 << 16),
IRQ_PER_CPU_DEVID = (1 << 17),
IRQ_IS_POLLED = (1 << 18),
};
具体开发板中fxls8471磁力计的中断属性信息示例如下：
fxls8471@1e {
compatible = "fsl, fxls8471";
reg = <0x1e>;
position = <0>;
interrupt-parent = <&gpio5>;
interrupts = <0 8>;
};
具体开发板的设备树一般只需要添加两行：
- interrupt-parent属性设置gpio5为中断控制器 。
- interrupts设置中断信息，0，表示GPIO5_IO00，8表示低电平触发。
unsigned int irq_of_parse_and_map(struct device_node *dev,
int index);
- dev：设备节点。
- index：interrupts属性可能包含多条中断信息，index指定要获取的信息。
- 返回值：中断号。
获取gpio对应的中断号
inT gpio_to_irq(unsigned int gpio);
- gpio:GPIO编号。
- 返回值：GPIO对应的中断号。
