Linux驱动开发：中断与异常处理详解

"这篇文档是‘Linux系列教程之快速入门’中的‘嵌入式Linux驱动开发基础知识’第17章，主要介绍了异常与中断的概念以及处理流程，特别适合嵌入式系统开发者学习。" 在计算机系统，特别是嵌入式Linux环境中，异常和中断扮演着至关重要的角色。异常与中断都是系统运行过程中，CPU执行流程被临时打断的事件，但它们的性质和处理方式有所不同。 17.1 异常的引入 异常通常是由于程序错误或者特定的系统行为触发，例如指令未定义、数据访问问题或软件中断（SWI）。这些异常事件可以被比喻为妈妈在看书时遇到的各种情况，如远处的猫叫（可忽略），门铃响（需要响应）或小孩哭（紧急处理）。在处理异常时，CPU会暂停当前任务，记录当前状态，然后转而去执行相应的异常处理程序。 17.1.2 嵌入式系统中的中断情况 在嵌入式系统中，中断与异常类似，但更侧重于硬件事件。中断可能由按键按下、定时器超时、ADC转换完成、UART通信等硬件事件引发。这些中断源通过中断控制器汇总，控制器根据优先级决定哪个中断应该被优先处理，并通知CPU。中断控制器允许系统管理员屏蔽某些中断，或者调整中断优先级。 17.2 中断的处理流程 ARM架构下的中断处理流程通常包括以下几个步骤： 1. 初始化阶段：配置中断源，使其能够触发中断；设置中断控制器，可以控制中断屏蔽和优先级；开启CPU的中断功能。 2. 执行常规程序：CPU按照预定的顺序执行指令。 3. 中断产生：当有中断发生时，例如用户按下按键，信号通过中断控制器传递给CPU。 4. 检查中断：CPU在每执行完一条指令后，会检查是否有中断或异常发生。 5. 异常处理：一旦检测到中断或异常，CPU会停止当前任务，保存现场，然后跳转到对应的异常处理程序地址开始执行。 中断处理流程的这一部分涉及到异常向量表，其中包含了处理不同类型异常的入口地址。在处理完中断事件后，CPU会恢复之前保存的现场，然后返回到被中断的程序，继续执行未完成的任务。 总结来说，异常与中断是操作系统管理硬件事件和系统错误的关键机制，使得系统能够实时响应外部事件，同时保持程序的正常运行。在嵌入式Linux驱动开发中，理解和掌握中断处理流程对于优化系统性能和编写高效驱动至关重要。