Linux中斷

前言：

一.問：CPU爲什麼有中斷機制？ （本質：外設的處理速度要遠遠慢於CPU的處理速度）

明確：計算機系統除了CPU，還有各種外設；

明確：外設的處理速度要遠遠慢於CPU的處理速度；

以CPU讀取串口爲例，假如沒有中斷機制，CPU爲了避免串口數據的丟失，只能採用輪詢方式（CPU原地空轉），
等待串口數據的到來；採用這種方式，CPU只能做一件事情，大大降低了CPU的利用率；
如果採用中斷機制，CPU如果發現串口數據不可用（數據沒有到來），CPU去做別的事情，一旦串口來數，
串口給CPU發送一箇中斷信號 (嗨，CPU，我數據準備就緒，請來處理)，CPU一旦接受到了中斷信號，CPU停止手頭的工
作轉去處理串口數據，處理完畢，接着執行原先被打斷的工作，此時CPU至少2件事情，大大提高了CPU的利用率！


問： CPU和外設的中斷信號的硬件處理過程
明確：外設產生的中斷電信號不會直接到達CPU，首先要經過中斷控制器，經過中斷控制器的處理以後，最終中斷控制器決定是否再給CPU產生一箇中斷電信號；

中斷控制器所作的內容：
1.能夠使能或者屏蔽某個外設中斷信號；
2.能夠指定外設中斷的優先級；
3.能夠獲取中斷的狀態；

注意：以上操作都是中斷硬件操作，沒有軟件參與；
一旦CPU接受到了中斷信號，CPU開始處理中斷，此時會進入軟件處理中斷的過程；

問：中斷的軟件處理過程

如下圖所示：

問：中斷的編程實現步驟
答：

1.編寫建立異常向量表的代碼
2.編寫保護現場的代碼
3.編寫中斷處理程序
4.編寫恢復現場的代碼

切記：不管是裸板程序還是基於某個操作系統，中斷編程四個步驟固定不變；

問：linux系統中斷編程步驟
linux系統已將中斷編程的第1，2，4三個步驟已經幫你實現，對於驅動開發者只需完成第3步即可，完成中斷處理函數即可！

明確：中斷的處理過程都是在內核中完成，中斷編程的四步驟代碼都在內核中！

Linux中斷編程

問：如何在linux內核中編寫一個硬件中斷對應的中斷處理函數呢？
答：
如果要向內核添加某個外設中斷的中斷處理函數，只需要利用以下兩個函數即可完成工作：
*************************************************

static inline int __must_check request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags,
const char *name, void *dev)

函數功能：
1.首先向內核申請硬件中斷資源，CPU的硬件中斷對於內核來說是一種寶貴的資源，
如果要使用，必須向內核中去申請

2.一旦硬件中斷資源申請成功，最後註冊這個硬件對應的中斷處理
函數到內核，將來這個硬件中斷一般被觸發，內核就會執行對應的中斷處理
函數

參數說明：
irq:傳遞硬件中斷在內核中的一個軟件編號，這個軟件編號統稱中斷號，一
個硬件中斷有唯一的一箇中斷號，
例如:
XEINT0(CPU的第一個硬件中斷管腳) ，
它對應的內核中斷號爲IRQ_EINT(0) ，
XEINT1(CPU的第二個硬件中斷管腳) ，
它對應的內核中斷號爲IRQ_EINT(1)

handler：中斷處理函數，將來硬件中斷處理，內核執行此函數

flags:中斷標誌,常見的中斷標誌如下：
如果此中斷爲外部中斷(中斷線能看到)，中斷標誌如用以下即可：
IRQF_TRIGGER_FALLING; //下降沿觸發
IRQF_TRIGGER_RISING; //上升沿觸發
IRQF_TRIGGER_LOW; //低電平觸發
IRQF_TRIGGER_HIGH; //高電平觸發
以上屬性給中斷控制器使用；
如果此中斷爲內部中斷，中斷標誌給0

name：中斷名稱，將來出現在 cat /proc/interrupts

dev:給中斷處理函數傳遞的參數,如果不傳遞參數給NULL
 *************************************************
void free_irq(unsigned int irq, void *dev);
作用：
如果中斷資源不使用，記得要釋放和刪除中斷處理函數
irq:硬件中斷對應的中斷號
dev:給中斷處理函數傳遞的參數，
切記，此參數一定要和註冊中斷時傳遞的參數要一樣！否則內核崩潰！

中斷處理函數的原型：
*************************************************
irqreturn_t 中斷處理函數名(int irq, void *dev)
{
...
return IRQ_HANDLED; //中斷處理完畢
或者
return IRQ_NONE; //中斷不做處理
}
irq:保存硬件中斷對應的中斷號
dev:保存註冊中斷時傳遞來的參數

案例：

編寫XEINT0中斷驅動程序

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/interrupt.h>

//中斷處理函數
static irqreturn_t button_isr(int irq, void *dev)
{
    printk("%s\n", __func__);
    return IRQ_HANDLED;
}

static int btn_init(void)
{
    //申請中斷和註冊中斷處理函數
    request_irq(IRQ_EINT(0),
                button_isr,
        IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING,
                "KEY_UP",
                NULL);
    return 0;
}

static void btn_exit(void)
{
    //釋放中斷
    free_irq(IRQ_EINT(0), NULL);
}
module_init(btn_init);
module_exit(btn_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

***去除官方的按鍵驅動
cd /opt/kernel
make menuconfig
Device Drivers->
Input device support --->
[*] Keyboards --->
[*]S3C gpio keypad support //去掉
make zImage
cp arch/arm/boot/zImage /tftpboot
重啓開發板

ARM執行：
1.insmod btn_drv.ko
2.操作按鍵，觀察打印信息