一：中断概述
中断是指在CPU正常运行期间，由于内外部事件或由程序预先安排的事件引起的CPU暂时停止正在运行的程序，转而为该内部或外部事件或预先安排的事件服务的程序中去，服务完毕后再返回去继续运行被暂时中断的程序。
中断类型：
同步中断由CPU本身产生，又称为内部中断。这里同步是指中断请求信号与代码指令之间的同步执行，在一条指令执行完毕后，CPU才能进行中断，不能在执行期间。所以也称为异常（exception）。
异步中断是由外部硬件设备产生，又称为外部中断，与同步中断相反，异步中断可在任何时间产生，包括指令执行期间，所以也被称为中断（interrupt）。
异常又可分为可屏蔽中断（Maskable interrupt）和非屏蔽中断（Nomaskable interrupt）。而中断可分为故障（fault）、陷阱（trap）、终止（abort）三类。
从广义上讲，中断又可分为四类：中断、故障、陷阱、终止。
二：中断处理流程
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;
};三. 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。
四. 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）。
五. 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
（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，
（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
六：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
七： 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）
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
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。
来源：CSDN
作者：冰清花溢
链接：https://blog.csdn.net/lj19990824/article/details/104683352