深入理解ARM Linux中断机制

"这篇文档详细分析了ARM Linux的中断机制，是针对嵌入式ARM初学者的学习资料。作者为张俊岭，文档基于AT91SAM9260EK开发板，介绍了中断机制的关键数据结构irq_desc，以及相关中断处理函数和结构体的定义。" 在ARM Linux系统中，中断机制是处理器响应外部或内部事件的一种方式，这些事件可能来自硬件设备或者操作系统自身。中断处理允许系统在执行其他任务的同时，能够及时响应这些事件，确保系统的实时性和高效性。中断机制主要包括以下几个关键部分： 1. **irq_desc结构体**：这是Linux内核用于描述中断线的核心数据结构，包含了与中断相关的各种信息，如处理函数、硬件接口、状态信息等。在`include/linux/irq.h`中定义，其中`handle_irq`是高层次的中断处理函数，`chip`指向低层次的硬件操作接口。 2. **中断处理函数**：`handle_irq`是一个快速调用函数，它会根据中断的具体类型和配置调用适当的处理程序。中断处理通常分为两个阶段：上半部和下半部。上半部负责快速、关键的处理，下半部则处理耗时的任务，确保中断处理不会阻塞其他重要任务。 3. **中断芯片接口**：`irq_chip`指针指向具体的中断处理芯片，它提供了对硬件中断线的低级操作，例如启用、禁用、清除中断等。 4. **行为链表(action list)**：`action`字段是一个链表，包含了注册到该中断线的所有中断处理动作，每个动作由`struct irqaction`表示，包含了中断触发时要执行的服务例程。 5. **状态和计数器**：`status`字段记录中断的状态，如是否启用、是否正在处理等；`depth`记录了中断被屏蔽的次数，`irq_count`记录中断发生的次数，`irqs_unhandled`用于追踪未处理的中断。 6. **自旋锁**：`lock`是一个自旋锁，用于保护中断描述符结构在多线程环境下的并发访问，确保数据一致性。 7. **SMP相关字段**：在多处理器系统中，`affinity`和`cpu`字段用于管理中断处理的CPU亲和性，可以优化中断处理的性能和负载均衡。 8. **pending_mask**：在某些配置下，这个字段用于跟踪哪些CPU上有待处理的中断，用于中断平衡策略。 9. **procfs支持**：如果配置了`CONFIG_PROC_FS`，`dir`和`name`字段则用于在proc文件系统中创建对应的中断信息节点，供用户态程序查询中断状态。 这个文档对理解ARM Linux中断处理的底层机制非常有帮助，特别是对于嵌入式开发人员来说，掌握这些知识是理解和调试系统性能、优化中断响应时间的关键。通过学习，开发者可以更好地设计和实现中断驱动的硬件设备，以及编写高效的中断处理代码。