Linux驅動如何處理中斷請求

在Linux中，處理中斷請求（IRQ）的過程涉及多個步驟和組件。以下是處理中斷請求的基本流程：

1. 中斷線分配

• 硬件層面：每個中斷源都有一個唯一的中斷號。
• 內核層面：內核通過irq_domain來管理中斷號和設備之間的映射。

2. 注冊中斷處理程序

• 驅動程序：在設備初始化時，驅動程序需要注冊一個中斷處理函數（ISR）。
• 內核接口：使用request_irq()函數來注冊中斷處理程序。

int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler,
                unsigned long flags, const char *devname, void *dev_id);

3. 中斷處理程序執行

• 觸發中斷：當硬件設備產生中斷時，會向CPU發送一個中斷信號。
• 中斷上下文：CPU響應中斷并切換到中斷上下文（IRQ context），這是一個特殊的執行環境，不允許阻塞操作。
• 執行ISR：內核調用之前注冊的中斷處理函數來處理中斷。

4. 中斷處理完成

• 清除中斷標志：ISR需要清除中斷源的中斷標志，以防止重復觸發。
• 返回：ISR執行完畢后返回，CPU繼續執行被中斷的進程。

5. 注銷中斷處理程序

• 設備移除或關閉：當設備被移除或不再需要時，應該注銷中斷處理程序。
• 內核接口：使用free_irq()函數來注銷中斷處理程序。

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

6. 中斷親和性設置

• 優化性能：可以通過設置中斷親和性來指定中斷處理程序應該在哪個CPU核心上運行，以優化性能。

7. 中斷延遲和閾值

• 配置參數：可以配置中斷延遲和閾值，以控制中斷處理的頻率和靈敏度。

示例代碼

以下是一個簡單的示例，展示了如何在Linux驅動程序中注冊和處理中斷：

#include <linux/init.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/module.h>

static irqreturn_t my_irq_handler(int irq, void *dev_id) {
    printk(KERN_INFO "Interrupt received!\n");
    // 處理中斷邏輯
    return IRQ_HANDLED;
}

static int __init my_driver_init(void) {
    int ret;

    ret = request_irq(IRQ_NUMBER, my_irq_handler, IRQF_SHARED, "my_device", NULL);
    if (ret) {
        printk(KERN_ERR "Failed to register interrupt handler\n");
        return ret;
    }

    printk(KERN_INFO "Interrupt handler registered successfully\n");
    return 0;
}

static void __exit my_driver_exit(void) {
    free_irq(IRQ_NUMBER, NULL);
    printk(KERN_INFO "Interrupt handler unregistered\n");
}

module_init(my_driver_init);
module_exit(my_driver_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple Linux driver example");

注意事項

• 線程安全：中斷處理程序必須是線程安全的，因為它們可能在任何CPU核心上運行。
• 阻塞操作：避免在中斷處理程序中執行阻塞操作，以免影響系統響應性。
• 資源管理：確保正確管理中斷相關的資源，避免內存泄漏和競態條件。

通過以上步驟和注意事項，Linux驅動程序可以有效地處理中斷請求，確保系統的穩定性和性能。