Linux设备驱动：中断处理与request_irq()详解

在Linux操作系统中，中断处理是设备驱动程序开发的核心组成部分，确保了硬件与软件之间的高效通信。中断处理主要包括IRQ（Interrupt Request）的申请和释放，以及对中断处理机制的深入理解。 首先，中断处理的关键API是`request_irq()`和`free_irq()`。`request_irq()`函数用于申请硬件中断，其原型为： ```c int request_irq(unsigned int irq, void (*handler)(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs), unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id); ``` 参数中，`irq`代表硬件中断号，是中断请求的唯一标识；`handler`是一个回调函数，当对应的中断发生时，系统会调用这个函数，`dev_id`作为参数传递，用于区分不同的设备；`irqflags`定义了中断处理的属性，例如设置`SA_INTERRUPT`表示中断处理程序是快速处理程序，会自动屏蔽其他中断；设置`SA_SHIRQ`则允许多个设备共享中断，`dev_id`在这个场景下用于设备间的区分。 `free_irq()`函数用于释放先前申请的中断，其原型为： ```c void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id); ``` 中断的处理过程主要分为两个阶段：上半部（tophalf）和下半部（bottomhalf）。上半部是中断服务程序的登记部分，当中断发生时，它负责硬件操作并把中断处理的下半部分加入设备的执行队列，以确保处理速度。然而，仅靠上半部还不够，因为中断事件可能复杂，这就引入了下半部。下半部是可中断的，负责处理中断事件的主体，可以被新的中断打断，执行相对较耗时的操作。与上半部相比，下半部并不那么紧急，通常在中断上下文之外由系统调度执行。 中断的概念源于硬件设备需要通知CPU它们的工作进度，由于CPU处理速度远高于外设，中断提供了一种机制让CPU能在处理完当前任务后再响应设备。在Linux设备驱动中，为一个设备实现中断处理涉及两个步骤：向上级内核注册中断，并编写中断处理函数，以确保在中断发生时能够正确响应和处理。 总结来说，中断处理在Linux设备驱动中扮演着至关重要的角色，通过合理的中断管理，可以优化系统的整体性能，提高硬件设备的交互效率。理解中断的申请、释放、上半部和下半部的机制，对于编写高效的设备驱动程序至关重要。