Linux设备驱动：中断处理机制解析

"这篇文档详细介绍了Linux设备驱动中关于中断处理的概念和流程，特别是中断的分类、中断处理机制以及Linux内核如何管理中断。" 在Linux操作系统中，设备驱动是与硬件交互的关键部分，而中断则是设备与处理器通信的重要方式。中断允许硬件在需要时通知CPU，以便及时处理事件。中断的概念虽然没有详细展开，但它是硬件事件（如键盘输入、网络数据包到达或硬件故障）触发的信号，使得CPU能够暂停当前执行的任务，转而去处理这些突发事件。 中断主要分为两类：内部中断和外部中断。内部中断源于CPU内部，例如软件中断指令、溢出或语法错误；外部中断则由CPU外部的设备发起，例如I/O设备的请求。中断还可以根据是否可被屏蔽分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断，可屏蔽中断可以通过设置中断控制器的状态来忽略，而不可屏蔽中断（如非屏蔽中断NMI）则始终需要立即处理。 中断处理流程通常包括以下几个步骤： 1. 当设备触发中断时，会通过中断控制器发送信号到CPU。 2. CPU识别中断源，根据中断类型切换到适当的工作模式，如IRQ（普通中断）或FIQ（快速中断）模式。 3. 在ARM架构中，中断处理通常会调用`asm_do_IRQ()`函数，这个过程可能涉及到初始化陷阱向量，如`star_kernel()` -> `init/main.c` -> `trap_init()` -> `arch/arm/kernel/traps.c`。 4. 在中断处理中，CPU会执行特定的中断处理程序，这个程序会读取中断状态，清除中断标志，确保后续中断不再响应，直到处理完成。 5. Linux内核为了优化中断处理，将中断处理分为顶半部和底半部。顶半部执行紧急且简单的任务，如清除中断标志，而底半部则用于处理耗时但非紧急的任务，如数据传输和设备状态更新。两者分别对应于中断上下文和非中断上下文，其中底半部可以被其他中断打断。 6. 通过`request_irq()`函数注册中断处理函数，指定中断号、处理函数、标志和设备标识。 中断处理机制的设计确保了系统的实时性和响应性，同时避免了长时间的中断处理导致系统性能下降。通过将复杂的任务分解为顶半部和底半部，Linux能够在不影响系统其他关键服务的情况下，有效地处理设备中断。理解中断处理机制对于编写高效的设备驱动程序至关重要。