Linux中断

前言：

一.问：CPU为什么有中断机制？ （本质：外设的处理速度要远远慢于CPU的处理速度）

明确：计算机系统除了CPU，还有各种外设；

明确：外设的处理速度要远远慢于CPU的处理速度；

以CPU读取串口为例，假如没有中断机制，CPU为了避免串口数据的丢失，只能采用轮询方式（CPU原地空转），
等待串口数据的到来；采用这种方式，CPU只能做一件事情，大大降低了CPU的利用率；
如果采用中断机制，CPU如果发现串口数据不可用（数据没有到来），CPU去做别的事情，一旦串口来数，
串口给CPU发送一个中断信号 (嗨，CPU，我数据准备就绪，请来处理)，CPU一旦接受到了中断信号，CPU停止手头的工
作转去处理串口数据，处理完毕，接着执行原先被打断的工作，此时CPU至少2件事情，大大提高了CPU的利用率！


问： CPU和外设的中断信号的硬件处理过程
明确：外设产生的中断电信号不会直接到达CPU，首先要经过中断控制器，经过中断控制器的处理以后，最终中断控制器决定是否再给CPU产生一个中断电信号；

中断控制器所作的内容：
1.能够使能或者屏蔽某个外设中断信号；
2.能够指定外设中断的优先级；
3.能够获取中断的状态；

注意：以上操作都是中断硬件操作，没有软件参与；
一旦CPU接受到了中断信号，CPU开始处理中断，此时会进入软件处理中断的过程；

问：中断的软件处理过程

如下图所示：

问：中断的编程实现步骤
答：

1.编写建立异常向量表的代码
2.编写保护现场的代码
3.编写中断处理程序
4.编写恢复现场的代码

切记：不管是裸板程序还是基于某个操作系统，中断编程四个步骤固定不变；

问：linux系统中断编程步骤
linux系统已将中断编程的第1，2，4三个步骤已经帮你实现，对于驱动开发者只需完成第3步即可，完成中断处理函数即可！

明确：中断的处理过程都是在内核中完成，中断编程的四步骤代码都在内核中！

Linux中断编程

问：如何在linux内核中编写一个硬件中断对应的中断处理函数呢？
答：
如果要向内核添加某个外设中断的中断处理函数，只需要利用以下两个函数即可完成工作：
*************************************************

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

函数功能：
1.首先向内核申请硬件中断资源，CPU的硬件中断对于内核来说是一种宝贵的资源，
如果要使用，必须向内核中去申请

2.一旦硬件中断资源申请成功，最后注册这个硬件对应的中断处理
函数到内核，将来这个硬件中断一般被触发，内核就会执行对应的中断处理
函数

参数说明：
irq:传递硬件中断在内核中的一个软件编号，这个软件编号统称中断号，一
个硬件中断有唯一的一个中断号，
例如:
XEINT0(CPU的第一个硬件中断管脚) ，
它对应的内核中断号为IRQ_EINT(0) ，
XEINT1(CPU的第二个硬件中断管脚) ，
它对应的内核中断号为IRQ_EINT(1)

handler：中断处理函数，将来硬件中断处理，内核执行此函数

flags:中断标志,常见的中断标志如下：
如果此中断为外部中断(中断线能看到)，中断标志如用以下即可：
IRQF_TRIGGER_FALLING; //下降沿触发
IRQF_TRIGGER_RISING; //上升沿触发
IRQF_TRIGGER_LOW; //低电平触发
IRQF_TRIGGER_HIGH; //高电平触发
以上属性给中断控制器使用；
如果此中断为内部中断，中断标志给0

name：中断名称，将来出现在 cat /proc/interrupts

dev:给中断处理函数传递的参数,如果不传递参数给NULL
 *************************************************
void free_irq(unsigned int irq, void *dev);
作用：
如果中断资源不使用，记得要释放和删除中断处理函数
irq:硬件中断对应的中断号
dev:给中断处理函数传递的参数，
切记，此参数一定要和注册中断时传递的参数要一样！否则内核崩溃！

中断处理函数的原型：
*************************************************
irqreturn_t 中断处理函数名(int irq, void *dev)
{
...
return IRQ_HANDLED; //中断处理完毕
或者
return IRQ_NONE; //中断不做处理
}
irq:保存硬件中断对应的中断号
dev:保存注册中断时传递来的参数

案例：

编写XEINT0中断驱动程序

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

//中断处理函数
static irqreturn_t button_isr(int irq, void *dev)
{
    printk("%s\n", __func__);
    return IRQ_HANDLED;
}

static int btn_init(void)
{
    //申请中断和注册中断处理函数
    request_irq(IRQ_EINT(0),
                button_isr,
        IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING,
                "KEY_UP",
                NULL);
    return 0;
}

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

***去除官方的按键驱动
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
重启开发板

ARM执行：
1.insmod btn_drv.ko
2.操作按键，观察打印信息