linux中断如何使用

linux中断如何使用详细介绍

在 Linux 中使用中断需要涉及内核驱动开发，主要包括中断的注册、处理函数的编写以及上下半部的分离处理。以下是核心步骤和方法的详细说明：

一、核心概念

1. 中断分类
   • 上半部（Top Half）：紧急处理（如清除中断标志、记录数据），需快速完成，禁止睡眠，运行在原子上下文。
   • 下半部（Bottom Half）：耗时操作（如数据处理、用户空间通知），可延迟执行，支持睡眠，运行在进程上下文或软中断上下文。

2. 触发类型
   • 边沿触发（IRQF_TRIGGER_RISING/IRQF_TRIGGER_FALLING）
   • 电平触发（IRQF_TRIGGER_HIGH/IRQF_TRIGGER_LOW）

二、使用步骤

1.
获取中断号

• 固定中断号：如已知设备的中断号（如通过 dts 设备树描述），或使用内核预定义宏（如 IRQ_GPIO_N）。
• GPIO 中断：通过 gpio_to_irq(gpio_num) 将 GPIO 编号转换为中断号（需先申请 GPIO：gpio_request）。
• 设备树方式：在驱动中解析设备树节点获取中断信息：c

    node  pdevdevof_node
  
  irq node 
  

2.
注册中断处理函数

使用 request_irq 函数注册中断，原型如下：
c

   irq  handler   flags

 name dev

• 参数说明：
  • irq：中断号。
  • handler：上半部处理函数（返回值为 irqreturn_t，需返回 IRQ_HANDLED 或 IRQ_NONE）。
  • flags：中断触发类型（如 IRQF_TRIGGER_RISING）+ 选项（如 IRQF_SHARED 共享中断）。
  • name：中断名称（可通过 cat /proc/interrupts 查看）。
  • dev：共享中断时用于标识设备的指针（非共享时可设为 NULL）。

示例：注册非共享中断
c

   irq  dev_id 

    
     
    
 my_work 
 IRQ_HANDLED



result irq_num my_irq_handler IRQF_TRIGGER_FALLING 
 result 
 KERN_ERR 
 result

3.
实现下半部

根据需求选择合适的下半部机制：

• Tasklet（轻量级，非睡眠）
  c

  
   data
  my_tasklet my_tasklet 
  
  
  my_tasklet
  
  
   data 
      
  
  

• 工作队列（支持睡眠）
  c

  
   my_work
  my_work my_work_handler
  
  
  my_work
  
  
   work 
      
  
  

• 线程化中断处理函数（Linux 2.6.30+）
  通过设置 IRQF_ONESHOT 或 IRQF_SHARED 并将处理函数放在内核线程中（需配合 request_threaded_irq）：
  c

     irq  dev_id
  
   dev_id
  
  
  irq_num my_irq_handler my_threaded_handler
   flags dev
  
  
   irq dev_id 
   IRQ_HANDLED 
  
  
  
   dev_id 
      
  
  

4.
卸载中断

在驱动移除时调用 free_irq：
c

irq_num dev 

三、注意事项

1. 原子性与并发控制
   • 上半部禁止抢占和中断，需避免使用可能睡眠的函数（如 kmalloc、copy_to_user）。
   • 下半部若使用 tasklet / 软中断，仍处于原子上下文；工作队列 / 线程化处理函数处于进程上下文，可使用锁（如 mutex）。

2. 共享中断
   • 多个设备共享同一中断号时，需在 request_irq 中设置 IRQF_SHARED，并通过设备标识 dev 区分中断源。
   • 处理函数中需先检查当前设备是否为中断源（如读取硬件寄存器），若是返回 IRQ_HANDLED，否则 IRQ_NONE。

3. 设备树配置
   在 dts 中描述中断（示例）：
   dts

   my_device {
   
    interrupts = <GIC_SPI 100 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>; // GIC 中断，SPI 类型，边沿触发
    interrupt-parent = <&gic>;
   };
   

4. 调试工具
   • 查看中断状态：cat /proc/interrupts
   • 统计中断次数：通过 proc 文件系统或 irq_stat 数组（需内核配置支持）。

四、示例代码框架

c

 
 
 


 my_work
 irq_num


 work 
    



 irq dev_id 
    
    
 my_work
 IRQ_HANDLED



 pdev 
    
 irq_num pdevdevof_node 
 irq_num 
 irq_num
    

    
 my_work my_work_handler

    
 ret irq_num my_irq_handler IRQF_TRIGGER_FALLING
                           
 ret 
 ret
    

     



 pdev 
 irq_num 



 my_driver 
 probe my_probe
 remove my_remove
 driver 
 name 
 of_match_table my_of_ids
    

my_driver

五、总结

1. 分离上下半部：确保上半部快速执行，下半部处理复杂逻辑。
2. 选择合适的下半部：
   • 高性能场景：tasklet / 软中断（不可睡眠）。
   • 需睡眠场景：工作队列 / 线程化中断处理函数。

3. 错误处理：注册中断时检查返回值，避免资源泄漏。

通过以上步骤，可在 Linux 驱动中正确实现中断处理，平衡实时性与系统性能。