1. 中断处理流程
当中断发生时，Linux系统会跳转到asm_do_IRQ()函数（所有中断程序的总入口函数），并且把中断号irq传进来。根据中断号，找到中断号对应的irq_desc结构（irq_desc结构为内核中中断的描述结构，内核中有一个irq_desc结构的数组irq_desc_ptrs[NR_IRQS]），然后调用irq_desc中的handle_irq函数，即中断入口函数。我们编写中断的驱动，即填充并注册irq_desc结构。
2. 中断处理数据结构：irq_desc
Linux内核将所有的中断统一编号，使用一个irq_desc[NR_IRQS]的结构体数组来描述这些中断：每个数组项对应着一个中断源（也可能是一组中断源），记录中断入口函数、中断标记，并提供了中断的底层硬件访问函数（中断清除、屏蔽、使能）。另外通过这个结构体数组项中的action，能够找到用户注册的中断处理函数。
struct irq_desc {
unsigned int irq;
irq_flow_handler_t handle_irq;
struct irq_chip *chip;
struct msi_desc *msi_desc;
void *handler_data;
void *chip_data;
struct irqaction *action; /* IRQ action list */
unsigned int status; /* IRQ status */
unsigned int depth; /* nested irq disables */
unsigned int wake_depth; /* nested wake enables */
unsigned int irq_count; /* For detecting broken IRQs */
unsigned long last_unhandled; /* Aging timer for unhandled count */
unsigned int irqs_unhandled;
spinlock_t lock;
const char *name;
} ____cacheline_internodealigned_in_smp;
（1）handle_irq：中断的入口函数
（2）chip：包含这个中断的清除、屏蔽、使能等底层函数
struct irq_chip {
const char *name;
unsigned int (*startup)(unsigned int irq);
void (*shutdown)(unsigned int irq);
void (*enable)(unsigned int irq);
void (*disable)(unsigned int irq);
void (*ack)(unsigned int irq);
void (*mask)(unsigned int irq);
void (*mask_ack)(unsigned int irq);
void (*unmask)(unsigned int irq);
void (*eoi)(unsigned int irq);
void (*end)(unsigned int irq);
void (*set_affinity)(unsigned int irq,
const struct cpumask *dest);
int (*retrigger)(unsigned int irq);
int (*set_type)(unsigned int irq, unsigned int flow_type);
int (*set_wake)(unsigned int irq, unsigned int on);
/* Currently used only by UML, might disappear one day.*/
#ifdef CONFIG_IRQ_RELEASE_METHOD
void (*release)(unsigned int irq, void *dev_id);
#endif
/*
* For compatibility, ->typename is copied into ->name.
* Will disappear.
*/
const char *typename;
};
（3）action：记录用户注册的中断处理函数、中断标志等内容
struct irqaction {
irq_handler_t handler;
unsigned long flags;
cpumask_t mask;
const char *name;
void *dev_id;
struct irqaction *next;
int irq;
struct proc_dir_entry *dir;
};
3. 中断处理流程总结
（1） 发生中断后，CPU执行异常向量vector_irq的代码；
（2）在vector_irq里面，最终会调用中断处理C程序总入口函数asm_do_IRQ();
（3）asm_do_IRQ()根据中断号调用irq_des[NR_IRQS]数组中的对应数组项中的handle_irq();
（4）handle_irq()会使用chip的成员函数来设置硬件，例如清除中断，禁止中断，重新开启中断等；
（5）handle_irq逐个调用用户在action链表中注册的处理函数。
可见，中断体系结构的初始化，就是构造irq_desc[NR_IRQS]这个数据结构；用户注册中断就是构造action链表；用户卸载中断就是从action链表中去除对应的项。
4. Linux操作系统中断初始化
（1）init_IRQ()函数用来初始化中断体系结构，代码位于arch/arm/kernel/irq.c
void __init init_IRQ(void)
{
int irq;
for (irq = 0; irq < NR_IRQS; irq++)
irq_desc[irq].status |= IRQ_NOREQUEST | IRQ_NOPROBE;
#ifdef CONFIG_SMP
bad_irq_desc.affinity = CPU_MASK_ALL;
bad_irq_desc.cpu = smp_processor_id();
#endif
init_arch_irq();
}
（2）init_arch_irq()函数，就是用来初始化irq_desc[NR_IRQS]的，与硬件平台紧密相关。init_arch_irq其实是一个函数指针，我们移植Linux内核时，以S3C2440平台为例，把init_arch_irq指向函数s3c24xx_init_irq()。
（3）s3c24xx_init_irq()函数在arch/arm/plat-s3c24xx/irq.c中定义，它为所有的中断设置了芯片相关的数据结构irq_desc[irq].chip，设置了处理函数入口irq_desc[irq].handle_irq。
（4）以外部中断EINT0为例：
for (irqno = IRQ_EINT0; irqno <= IRQ_EINT3; irqno++) {
irqdbf("registering irq %d (ext int)\n", irqno);
set_irq_chip(irqno, &s3c_irq_eint0t4);
set_irq_handler(irqno, handle_edge_irq);
set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);
}
① set_irq_chip()的作用就是"irq_desc[irqno].chip = &s3c_irq_eint0t4"，s3c_irq_eint0t4为系统提供了一套操作EINT0~EINT4的中断底层函数集，内容如下
static struct irq_chip s3c_irq_eint0t4 = {
.name = "s3c-ext0",
.ack = s3c_irq_ack,
.mask = s3c_irq_mask,
.unmask = s3c_irq_unmask,
.set_wake = s3c_irq_wake,
.set_type = s3c_irqext_type,
};
② set_irq_handler()函数的作用就是“irq_desc[irqno].handle_irq = handle_edge_irq”。发生中断后，asm_do_IRQ()函数会调用中断入口函数handle_edge_irq()，而handle_edge_irq()函数会调用用户注册的处理函数（即irq_desc[irqno].action）。
5. 用户注册中断时带来的中断初始化
（1）用户（驱动程序）通过request_irq()函数向内核注册中断处理函数，request_irq()函数根据中断号找到数组irq_desc[irqno]对应的数组项，然后在它的action链表中添加一个action表项。该函数定义于：kernel/irq/manage.c，内容如下
int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler,
unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)
{
struct irqaction *action;
struct irq_desc *desc;
int retval;
/*
* handle_IRQ_event() always ignores IRQF_DISABLED except for
* the _first_ irqaction (sigh). That can cause oopsing, but
* the behavior is classified as "will not fix" so we need to
* start nudging drivers away from using that idiom.
*/
if ((irqflags & (IRQF_SHARED|IRQF_DISABLED))
== (IRQF_SHARED|IRQF_DISABLED))
pr_warning("IRQ %d/%s: IRQF_DISABLED is not "
"guaranteed on shared IRQs\n",
irq, devname);
#ifdef CONFIG_LOCKDEP
/*
* Lockdep wants atomic interrupt handlers:
*/
irqflags |= IRQF_DISABLED;
#endif
/*
* Sanity-check: shared interrupts must pass in a real dev-ID,
* otherwise we'll have trouble later trying to figure out
* which interrupt is which (messes up the interrupt freeing
* logic etc).
*/
if ((irqflags & IRQF_SHARED) && !dev_id)
return -EINVAL;
desc = irq_to_desc(irq);
if (!desc)
return -EINVAL;
if (desc->status & IRQ_NOREQUEST)
return -EINVAL;
if (!handler)
return -EINVAL;
action = kmalloc(sizeof(struct irqaction), GFP_ATOMIC);
if (!action)
return -ENOMEM;
action->handler = handler;
action->flags = irqflags;
cpus_clear(action->mask);
action->name = devname;
action->next = NULL;
action->dev_id = dev_id;
retval = __setup_irq(irq, desc, action);
if (retval)
kfree(action);
#ifdef CONFIG_DEBUG_SHIRQ
if (irqflags & IRQF_SHARED) {
/*
* It's a shared IRQ -- the driver ought to be prepared for it
* to happen immediately, so let's make sure....
* We disable the irq to make sure that a 'real' IRQ doesn't
* run in parallel with our fake.
*/
unsigned long flags;
disable_irq(irq);
local_irq_save(flags);
handler(irq, dev_id);
local_irq_restore(flags);
enable_irq(irq);
}
#endif
return retval;
}
（2） request_irq()函数首先使用4个参数构造一个irqaction结构，然后调用__setup_irq函数将它链入链表中，简要代码如下：
static int __setup_irq(unsigned int irq, struct irqaction *new)
{
/* 判断是否没有注册过，如果已经注册了就判断是否是可共享的中断 */
p = &desc->action;
old = *p;
if (old) {
if (!((old->flags & new->flags) & IRQF_SHARED) ||
((old->flags ^ new->flags) & IRQF_TRIGGER_MASK)) {
old_name = old->name;
goto mismatch;
}
/* add new interrupt at end of irq queue */
do {
p = &old->next;
old = *p;
} while (old);
shared = 1;
}
/* 链入新表项 */
*p = new;
/* 如果在链入之前不是空链，那么之前的共享中断已经设置了中断触发方式，没有必要重复设置 */
/* 如果链入之前是空链，那么就需要设置中断触发方式 */
if (!shared) {
irq_chip_set_defaults(desc->chip);
/* Setup the type (level, edge polarity) if configured: */
if (new->flags & IRQF_TRIGGER_MASK) {
if (desc->chip && desc->chip->set_type)
desc->chip->set_type(irq,
new->flags & IRQF_TRIGGER_MASK);
else
printk(KERN_WARNING "No IRQF_TRIGGER set_type "
"function for IRQ %d (%s)\n", irq,
desc->chip ? desc->chip->name :
"unknown");
} else
compat_irq_chip_set_default_handler(desc);
desc->status &= ~(IRQ_AUTODETECT | IRQ_WAITING |
IRQ_INPROGRESS);
if (!(desc->status & IRQ_NOAUTOEN)) {
desc->depth = 0;
desc->status &= ~IRQ_DISABLED;
/* 启动中断 */
if (desc->chip->startup)
desc->chip->startup(irq);
else
desc->chip->enable(irq);
} else
/* Undo nested disables: */
desc->depth = 1;
}
/* Reset broken irq detection when installing new handler */
desc->irq_count = 0;
desc->irqs_unhandled = 0;
new->irq = irq;
register_irq_proc(irq);
new->dir = NULL;
register_handler_proc(irq, new);
}
（3） __setup_irq()函数主要完成功能如下
① 将新建的irqaciton结构链入irq_desc[irq]结构体的action链表中
* 如果action链表为空，则直接链入
* 如果非空，则要判断新建的irqaciton结构和链表中的irqaciton结构所表示的中断类型是否一致：即是都声明为“可共享的”，是否都是用相同的触发方式，如果一致，则将新建的irqaciton结构链入
② 设置中断的触发方式；
③ 启动中断
6. 卸载中断
卸载中断使用函数free_irq()函数，该函数定义在kernel/irq/manage.c中，需要用到的两个参数irq、dev_id。通过参数irq可以定位到action链表，再使用dev_id在链表中找到要卸载的表项（共享中断的情况）。如果它是唯一表项，那么删除中断，还需要调用irq_desc[irq].chip->shutdown()或者irq_desc[irq].chip->disable()来关闭中断
void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)
{
struct irq_desc *desc = irq_to_desc(irq);
struct irqaction **p;
unsigned long flags;
WARN_ON(in_interrupt());
if (!desc)
return;
spin_lock_irqsave(&desc->lock, flags);
p = &desc->action;
for (;;) {
struct irqaction *action = *p;
if (action) {
struct irqaction **pp = p;
p = &action->next;
if (action->dev_id != dev_id)
continue;
/* Found it - now remove it from the list of entries */
*pp = action->next;
/* Currently used only by UML, might disappear one day.*/
#ifdef CONFIG_IRQ_RELEASE_METHOD
if (desc->chip->release)
desc->chip->release(irq, dev_id);
#endif
if (!desc->action) {
desc->status |= IRQ_DISABLED;
if (desc->chip->shutdown)
desc->chip->shutdown(irq);
else
desc->chip->disable(irq);
}
spin_unlock_irqrestore(&desc->lock, flags);
unregister_handler_proc(irq, action);
/* Make sure it's not being used on another CPU */
synchronize_irq(irq);
#ifdef CONFIG_DEBUG_SHIRQ
/*
* It's a shared IRQ -- the driver ought to be
* prepared for it to happen even now it's
* being freed, so let's make sure.... We do
* this after actually deregistering it, to
* make sure that a 'real' IRQ doesn't run in
* parallel with our fake
*/
if (action->flags & IRQF_SHARED) {
local_irq_save(flags);
action->handler(irq, dev_id);
local_irq_restore(flags);
}
#endif
kfree(action);
return;
}
printk(KERN_ERR "Trying to free already-free IRQ %d\n", irq);
#ifdef CONFIG_DEBUG_SHIRQ
dump_stack();
#endif
spin_unlock_irqrestore(&desc->lock, flags);
return;
}
}
7. Linux中断处理流程分析
① 中断总入口函数：asm_do_IRQ() （定义在：arch/arm/kernel/irq.c）
asmlinkage void __exception asm_do_IRQ(unsigned int irq, struct pt_regs *regs)
{
struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
irq_enter();
/*
* Some hardware gives randomly wrong interrupts. Rather
* than crashing, do something sensible.
*/
if (irq >= NR_IRQS)
handle_bad_irq(irq, &bad_irq_desc);
else
generic_handle_irq(irq);
/* AT91 specific workaround */
irq_finish(irq);
irq_exit();
set_irq_regs(old_regs);
}
② generic_handle_irq()会调用相应中断号描述结构的handle_irq，等价于irq_desc[irq].handle_irq(irq, desc)
③ 普通中断流程（以EINT0为例）
（1）irq_desc[IRQ_EINT0].handle_irq函数指针指向handle_edge_irq()(定义在：kernel/irq/chip.c)，用来处理边沿触发的中断，内容如下
void fastcall
handle_edge_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc)
{
kstat_cpu(cpu).irqs[irq]++;
/* Start handling the irq */
desc->chip->ack(irq);
/* Mark the IRQ currently in progress.*/
desc->status |= IRQ_INPROGRESS;
action_ret = handle_IRQ_event(irq, action);
}
（2）通过函数调用desc->chip->ack(irq)来响应中断，实际上就是清除中断以使得可以接受下一个中断，有了之前数据结构初始化的前提了解，可以知道实际上执行的就是s3c_irq_eint0t4.ack函数
（3）handle_IRQ_event函数逐个执行action链表中用户注册的中断处理函数，它在kernel/irq/handle.c中定义，关键代码如下：
irqreturn_t handle_IRQ_event(unsigned int irq, struct irqaction *action)
{
do {
ret = action->handler(irq, action->dev_id);
if (ret == IRQ_HANDLED)
status |= action->flags;
retval |= ret;
action = action->next;
} while (action);
}
（4）用户通过函数request_irq()函数注册中断处理函数时候，传入参数irq和dev_id，在这里这两个参数被用户注册的中断处理函数action->handler()所使用。可见用户可以在注册中断处理函数的时候，指定参数dev_id，然后将来再由注册的中断处理函数使用这个参数。
④ 特殊处理流程（以外部中断EINT5为例）
（1）在S3C2440处理器架构中，EINT5中断属于EINT4t7中断集合，是一个子中断。当EINT5中断线发生中断事件，那么将先跳转到EINT4t7中断号对应的中断入口处理函数，也即是irq_desc[EINT4t7].handle_irq(irq,desc)，进行具体子中断确定，然后再跳转到真正发生中断的中断入口处理函数执行。
（2）EINT5中断注册函数调用：
request_irq(IRQ_EINT5, eint5_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S2", NULL);
其实我们在没有注册EINT5中断源的时候，系统已经注册了EINT4t7的中断入口处理函数。中断集合EINT4t7的中断入口处理函数，是在arch/arm/plat-s3c24xx/irq.c中的函数s3c24xx_init_irq()来初始化的，内容如下：
set_irq_chained_handler(IRQ_EINT4t7, s3c_irq_demux_extint4t7);
（3）当发生EINT5中断事件，汇编阶段根据INTOFFSET确定中断号为IRQ_EINT4t7，asm_do_IRQ函数通过传入的这个参数，将跳转到irq_desc[EINT4t7].handle_irq(irq,desc)函数执行，也就是函数s3c_irq_demux_extint4t7(irq, desc)，该函数的主要内容如下：
static void
s3c_irq_demux_extint4t7(unsigned int irq,
struct irq_desc *desc)
{
unsigned long eintpnd = __raw_readl(S3C24XX_EINTPEND);
unsigned long eintmsk = __raw_readl(S3C24XX_EINTMASK);
eintpnd &= ~eintmsk;
eintpnd &= 0xff; /* only lower irqs */
/* we may as well handle all the pending IRQs here */
while (eintpnd) {
irq = __ffs(eintpnd);
eintpnd &= ~(1<<irq);
irq += (IRQ_EINT4 - 4);
generic_handle_irq(irq);
}
}
（4）函数s3c_irq_demux_extint4t7()根据寄存器S3C24XX_EINTPEND、S3C24XX_EINTMASK重新计算中断号，这个时候将计算出真正的中断号IRQ_EINT5，然后通过generic_handle_irq(irq)来调用irq_desc[EINT5].handle_irq(irq,desc)。此后的过程与EINT0发生中断后的执行过程类似。
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