linux设备驱动归纳总结（六）：2.分享中断号

妖狐艹你老母 2022-04-23 10:56 174阅读 0赞

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上一节介绍的内容是，调用接口request\_irq()，使中断号与中断处理函数对应。但是，有时候会有这样的情况，如果开发板上按键的中断已经被另外的驱动程序注册中断了，而我现在又想再注册一次这个中断，这就出现了一个中断号不止对应一个中断函数的情况。注意，这里与硬件上的共享中断不一样，这里是指，当一个中断信号来了，基于操作系统，一个中断的到来可以调用多个中断处理程序，与硬件无关。

接下来从错误的代码开始讲解。

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一、错误的产生

以下的代码在“6th\_irq\_2/1st”中。

假设有这样的情况，有一个人，加载了模块test.ko，模块注册了中断号EINT1。接着，我编写代码（我并不知道中断号已经被使用了），加载模块test1.c（在err目录下），模块同样注册了中断号EINT1。但这样的注册不成功的。

看效果：

\[root: 1st\]\# insmod test.ko //某处加载第一个时成功

hello irq

\[root: 1st\]\# key down

key down

\[root: 1st\]\# insmod err/test1.ko //假设我并不知道已经记载了一次，加载第二次时失败

<kernel>\[test\_init\]request irq failed!

insmod: cannot insert 'err/test1.ko': Device or resource busy

\[root: 1st\]\# cat /proc/interrupts //查看proc时发现，原来早就有人注册了EINT1中断号

CPU0

17: 2 s3c-ext0 key INT\_EINT1

30: 20429 s3c S3C2410 Timer Tick

32: 0 s3c s3c2410-lcd

51: 3032 s3c-ext eth0

70: 252 s3c-uart0 s3c2440-uart

71: 277 s3c-uart0 s3c2440-uart

79: 0 s3c-adc s3c2410\_action

80: 0 s3c-adc adc, s3c2410\_action

83: 0 - s3c2410-wdt

Err: 0

这个就是两男争一妞的情况了，解决办法有两个：

1、动物界的规矩，干掉其中一个，谁赢谁说了算。

2、邪恶做法，和平解决，实现共享。

第一个解决办法很简单，查阅内核代码，找到注册该中断的模块，并且想办法卸载该模块。但是，如果那个模块实在是太重要的，不能卸载，那只能共享了。

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二、共享中断号的标记

在上一节的内容，注册中断处理函数接口request\_irq()的参数irqflags还没完全介绍完毕，除了IRQ\_TIRGGER\_FALLING这类指明中断触发的条件的标志外，下面还介绍三个：

SA\_INTERRUPT：这个标志表明该中断处理程序是一个快速中断处理程序。过去，linux系统会区分快速我慢速中断，但现在这个标志只有这样的效果：当响应这个中断时，禁止所有的中断，是该中断处理函数不会被其他中断打断，迅速执行。

SA\_SAMPLE\_RANDOM：这个标志表明产生的中断会对内核的entropy pool有贡献。Entropy pool负责产生随机数。

SA\_SHIRQ：这个标志表明多个中断处理程序可以共享一个中断号。

相对其他两个，SA\_SHIRQ是常用的标记。也就是说，我的中断注册失败，原因是我没有共享标记。也就是说，我需要在我的注册中断函数添加共享标记。但再回想一下两男争一妞的场景，需要共享前提是两个男的都同意共享，所以，原来的中断注册函数也需要共享标记。需要修改原来的函数test.c和我新写的test1.c，都加上共享标记SA\_SHIRQ，表示它们两都同意共享。

在ARM下SA\_SHIRQ相当于标志IRQF\_SHARED：

/\*iclude/linux/interrupt.h\*/

53 \#define IRQF\_DISABLED 0x00000020 //SA\_INTERRUPT

54 \#define IRQF\_SAMPLE\_RANDOM 0x00000040 //SA\_SAMPLE\_RANDOM

55 \#define IRQF\_SHARED 0x00000080 //SA\_SHIRQ

看修改后的代码：

/\*6th\_irq\_2/1st/test.c\*/

30 ret = request\_irq(IRQ\_EINT1, irq\_handler,

31 IRQF\_TRIGGER\_FALLING | IRQF\_SHARED, "key INT\_EINT1", NULL);

32 if(ret)\{

33 P\_DEBUG("request irq failed!\\n");

34 return ret;

35 \}

另外一个一模一样

/\*6th\_irq\_2/1st/err/test1.c\*/

30 ret = request\_irq(IRQ\_EINT1, irq\_handler,

31 IRQF\_TRIGGER\_FALLING | IRQF\_SHARED, "key INT\_EINT1", NULL);

32 if(ret)\{

33 P\_DEBUG("request irq failed!\\n");

34 return ret;

35 \}

再加载一次，发现还是不行。

\[root: /\]\# cd review\_driver/6th\_irq/6th\_irq\_2/2nd/

\[root: 2nd\]\# insmod test.ko //加载第一个时就已经不行了

<kernel>\[test\_init\]request irq failed!

insmod: cannot insert 'test.ko': invalid parameter //提示参数错误

\[root: 2nd\]\# insmod err/test1.ko

<kernel>\[test\_init\]request irq failed!

insmod: cannot insert 'err/test1.ko': invalid parameter

那到底是哪个参数错了？

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三、设备号ID——dev\_id

话说两个难得已经同意共享，但为什么还是只能加载一个呢？女的说：“你们是同意了，但我不能分辨不你们吖！”

中断函数同时一样的道理，实现共享中断号的情况下，在调用free\_irq()时，通过对应的标记，内核才会知道该释放哪个中断处理函数。

此时，最有一个没讲的参数dev\_id就有他的用处了——内核通过dev\_id对应中断处理函数handler。另外，也可以通过它来传参给中断处理函数。

再次修改两个程序，给每个程序就加上一个不同的dev\_id：

/\*6h\_irq\_2/1st/test.c\*/

13 irqreturn\_t irq\_handler(int irqno, void \*dev\_id) //中断处理函数

14 \{

15 printk("key down, dev\_id\[%d\]\\n", \*(int \*)dev\_id);

16 return IRQ\_HANDLED;

17 \}

18

19 int id = 321;

20

。。。。

32 ret = request\_irq(IRQ\_EINT1, irq\_handler,

33 IRQF\_TRIGGER\_FALLING | IRQF\_SHARED, "key INT\_EINT1", &id);

。。。。

44 free\_irq(IRQ\_EINT1, &id);

另外一个一模一样

6th\_irq\_2/1st/err/test.c

/\*6h\_irq\_2/1st/test.c\*/

13 irqreturn\_t irq\_handler(int irqno, void \*dev\_id) //中断处理函数

14 \{

15 printk("hello xiaobai!, dev\_id\[%d\]\\n", \*(int \*)dev\_id);

16 return IRQ\_HANDLED;

17 \}

18

19 int id = 123;

20

。。。。

32 ret = request\_irq(IRQ\_EINT1, irq\_handler,

33 IRQF\_TRIGGER\_FALLING | IRQF\_SHARED, "key INT\_EINT1", &id);

。。。。

44 free\_irq(IRQ\_EINT1, &id);

验证一下，共享成功！

\[root: 3rd\]\# insmod test.ko //加载第一个成功

hello irq

\[root: 3rd\]\# key down, dev\_id\[321\]

key down, dev\_id\[321\]

key down, dev\_id\[321\]

\[root: 3rd\]\# insmod err/test1.ko //加载第二个也成功

hello irq

\[root: 3rd\]\# key down, dev\_id\[321\] //当我按下按键时，两个中断处理函数都调用了。

hello xiaobai!, dev\_id\[123\]

key down, dev\_id\[321\]

hello xiaobai!, dev\_id\[123\]

key down, dev\_id\[321\]

hello xiaobai!, dev\_id\[123\]

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四、介绍完了中断接口函数，下面简单讲一下一个中断产生后的流程：

以下的图是《linux内核设计与实现》上的插图，基于x86体系的，所以有些函数我在ARM下找不到。

[![25014876_12952379031O3Q.png][]][25014876_12952379031O3Q.png]

先看前三步，这三步是我在《linux设备驱动归纳总结（六）：1.中断的实现》的“从硬件角度看中断”有详细描述，当硬件（Hardware）产生中断，传给中断处理器（Interrupt controller），经过中断处理器的一轮筛选后，把中断传给处理器（Processer）。

接下来就要讲解处理器接收到中断之后干什么：

1、处理器中断内核（processor interrupts the kernel）：这步骤如下：

1.1、处理器会立即停止它正在进行的事情。

1.2、处理器关闭中断。

1.3、保存原来寄存器的值（这些值属于被中断的任务），切换工作模式至IRQ（S3C2440有7种工作模式，芯片手册有讲解，切换工作模式之前需要保存原来部分寄存器上的值，具体请看S3C2440芯片手册）。

2、do\_IRQ：（这个部分说得可能有错，因为我把内核的源代码仔细看过，这部分主要是为了引出下一个的函数handle\_IRQ\_event()）

在ARM相关的内核代码我没找到do\_IRQ函数，但我找到一个相关的——asm\_do\_IRQ。看看大概做了些什么事情：

2.1、把中断号和一个在内核中存放对应的相关数据的结构体（这个结构体就是存放处理器中寄存器的值）作为参数，传参给asm\_do\_IRQ。

/\*linux-2.6.29/arch/arm/kernel/entry-armv.S\*/

29 .macro irq\_handler

30 get\_irqnr\_preamble r5, lr

31 1: get\_irqnr\_and\_base r0, r6, r5, lr

32 movne r1, sp

33 @

34 @ routine called with r0 = irq number, r1 = struct pt\_regs \*

35 @ //获得中断号和一个结构体，作为参数传给asm\_do\_IRQ

36 adrne lr, 1b

37 bne asm\_do\_IRQ

2.2、asm\_do\_IRQ进行一系列的准备工作之后，调用函数generic\_handle\_irq()：

/\*linux-2.6.29/arch/arm/kernel/irq.c\*/

112 asmlinkage void \_\_exception asm\_do\_IRQ(unsigned int irq, struct pt\_regs \*regs)

113 \{

114 struct pt\_regs \*old\_regs = set\_irq\_regs(regs); //保存并设置寄存器上的值，还没弄懂操作的原因

115

116 irq\_enter(); //一系列准备操作，没细看

117

118 /\*

119 \* Some hardware gives randomly wrong interrupts. Rather

120 \* than crashing, do something sensible.

121 \*/

122 if (irq >= NR\_IRQS)

123 handle\_bad\_irq(irq, &bad\_irq\_desc);

124 else

125 generic\_handle\_irq(irq); //调用该函数，开始处理中断。

126

127 /\* AT91 specific workaround \*/

128 irq\_finish(irq);

129

130 irq\_exit();

131 set\_irq\_regs(old\_regs);

132 \}

2.3、generic\_handle\_irq中调用函数\_do\_IRQ：

/\*linux-2.6.29/include/linux/irq.h\*/

309 static inline void generic\_handle\_irq\_desc(unsigned int irq, struct irq\_desc \*desc)

310 \{

311 \#ifdef CONFIG\_GENERIC\_HARDIRQS\_NO\_\_DO\_IRQ

312 desc->handle\_irq(irq, desc);

313 \#else

314 if (likely(desc->handle\_irq))

315 desc->handle\_irq(irq, desc);

316 else

317 \_\_do\_IRQ(irq);

318 \#endif

319 \}

320

321 static inline void generic\_handle\_irq(unsigned int irq)

322 \{

323 generic\_handle\_irq\_desc(irq, irq\_to\_desc(irq));

324 \}

2.4、在\_\_do\_IRQ中，会判断该中断号是否已经注册了中断处理函数，如果没有则退出中断，切换至原来的工作模式。如果有，\_\_do\_IRQ会调用函数handle\_IRQ\_event()。

3、irqreturn\_t handle\_IRQ\_event(unsigned int irq, struct irqaction \*action) 干了些什么：

上面说的内容可能都不太详细，因为我也不太明白有些函数的作用和具体的内核代码，但下面的函数大家应该都会看得懂：

/\*linux-2.6.29/kernel/irq/handle.c\*/

326 irqreturn\_t handle\_IRQ\_event(unsigned int irq, struct irqaction \*action)

327 \{

328 irqreturn\_t ret, retval = IRQ\_NONE;

329 unsigned int status = 0;

330

331 if (!(action->flags & IRQF\_DISABLED)) //在切换工作模式时内核是禁止了中断的，如果

332 local\_irq\_enable\_in\_hardirq(); //注册时使用标记IRQF\_DISABLED，则开启中断

333

334 do \{

335 ret = action->handler(irq, action->dev\_id); //调用我们注册的中断处理函数

336 if (ret == IRQ\_HANDLED)

337 status |= action->flags;

338 retval |= ret;

339 action = action->next;

340 \} while (action); //这是个循环，那就说，如果我们使用的IRQF\_SHARED标识，

341 //它会轮流执行该中断号对应的所有注册的中断处理函数

342 if (status & IRQF\_SAMPLE\_RANDOM) //如果使用该标记时相应的操作

343 add\_interrupt\_randomness(irq);

344 local\_irq\_disable(); //再次关上中断

345

346 return retval;

347 \}

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五、总结

总结一下中断注册的几个注意事项：

1、调用request\_irq必须通过返回值判断是否成功。

2、共享中断号时，所有共享这个中断号的request\_irq都必须添加标记IRQF\_SHARED，另外还需要使用一个独特的设备好dev\_id，让内核能够通过dev\_id对应注册时的中断处理函数。

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[25014876_12952379031O3Q.png]: http://blog168.chinaunix.net/attachment/201101/17/25014876_12952379031O3Q.png

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