linux内核中断机制

原文地址：http://blog.csdn.net/jianchi88/article/details/6857773

为什么需要中断？

1）外设的处理速度一般慢于CPU

2）CPU不能一直等外部事件

所以设备必须有一种方法来通知CPU它的工作进度，这就是中断。

在Linux驱动程序中，为设备实现一个中断

步骤：

1）向内核注册中断

2）实现中断处理函数

CPU如何识别中断：

   在Intel X86中可以支持256中向量中断，为了使处理器能使别每种中断源，给它们进行了编号----->叫做中断向量 

这些中断向量在Linux中的分配：

1）编号0～31的向量对应于异常和非屏蔽中断

2）编号32～47的向量（即由IO设备引起的中断）分配给屏蔽中断。

3）编号48～255的向量用来标示软中断。

Linux用其中的128或0x80来实现系统调用， 非屏蔽中断的向量和异常的向量是固定的。

异常和中断的区别：

1）异常：是指CPU内部出现的中断，即在CPU执行特定指令时出现的非法情况。同时异常也称为同步中断，因此只有在一条指令执行后才会发出中断 ，不可能在指令执行期间发生异常。

     a.产生的原因：

              程序的错误产生的（eg:除数为0）

              内核必须处理的异常条件产生的(eg:缺页）

     b.异常又分为故障和陷阱，它们都不使用中断控制器，也不能被屏蔽

     c. X86处理处理器中大约有20中异常。Linux内核必须为每种异常提供一个专门的异常处理程序。

2）中断:也称为异步中断。因此它是由其他硬件设备依照 CPU 时钟信号随机产生，即意味着中断能在指令之间发生。

     a.中断又分为外部可屏蔽中断(INTR)和外部非屏蔽中断（NMI）

         所用I0设备产生的中断请求均引起可屏蔽中断

         硬件故障引起的故障则产生非屏蔽中断。

说明：

在CPU执行一个异常处理程序时，就不再响应其他异常和中断请求服务.那么如果此时发生了一个异常，CPU不能去响应它，又不能把它的信息丢失该怎么办呢？

这是就用到了堆栈，把所有的信息压入栈。等当前异常处理后，才从堆栈中取出信息再响应刚才的异常。(当产生多个非屏蔽中断时，CPU的处理方法同上）

中断注册

int request_irq ( unsigned int irq, void (*handler)(int, void*, struct pt_regs *)

                  , unsigned long flags , const char *devname , void *dev_id )

返回0表示成功，或者返回一个错误码

参数：

irq：中断号

handler：中断处理函数 指针

flags：与中断管理有关的各种选项

devname：设备名

dev_id：共享中断时使用

在flags参数中，可以选择一些与中断管理有关的选项

   如：

      IRQF_DISABLED(SA_INTERRUPT)

    如果设置该位，表示是一个“快速”中断处理程序

    如果没有，表示是一个“慢速”中断处理程序

   IRQF_SHARED(SA_SHIRQ)

    该位表示中断可以在设备间共享

    快速中断不允许中断嵌套（不被打断）

    慢速中断可以中断嵌套，其它类型的中断可以得到服务（默认）

dev_id，共享中断

  共享中断就是将不同的设备挂到同一个中断信号线上。

Linux对共享的支持主要是为PCI设备服务

共享中断也是通过request_irq函数来注册的，但有三个特别之处：

1）申请共享中断时，必须在flags参数中指定IRQF_SHARED位

2）dev_id参数必须是唯一的

   为什么要唯一？

   在释放中断时要void free_irq()不然内核不知道你要释放哪个设备（共享中断时有不只一个设备在用这个中断）

3）不能使用disable_irq(unsigned int irq)（这个函数是禁止中断的）

   为什么？

   如果使用了，共享中断信号线的设备同样无法使用中断，也就是无法正常工作了。

中断处理程序

   中断处理程序是中断上下文件中运行的，所以它的行为受到某些限制：

     1）不能向用户空间发送或者接受数据

     2）不能使用可能引起阻塞的函数

     3）不能使用可能引起调度的函数

中断函数实现流程：

void short_sh_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
{
 /*判断是否是本设备产生了中断*/
  value = inb(short_base);
  if (!(value & 0x80))
     return;
 /*清除中断位（如设备支持自动清除，则不需要这步） */
  outb(value & 0x7f, short_base);
 /*中断处理，通常是数据接收*/
  .........
 /*唤醒等待数据的进程*/
  wake_up_interruptible(&short_queue);
}

释放中断

void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)；