當發生中斷之后，linux系統在匯編階段經過一系列跳轉，最終跳轉到asm_do_IRQ()函數，開始C程序階段的處理。在匯編階段，程序已經計算出發生中斷的中斷號irq，這個關鍵參數最終傳遞給asm_do_IRQ()。linux驅動中斷處理C程序部分，主要涉及linux中斷系統數據結構的初始化和C程序的具體執行跳轉。

一、中斷處理數據結構

linux內核將所有的中斷統一編號，使用一個irq_desc[NR_IRQS]的結構體數組來描述這些中斷：每個數組項對應著一個中斷源（可能是一個中斷，也可能是一組中斷），記錄了中斷的入口處理函數（不是用戶注冊的處理函數）、中斷標記，并提供了中斷的底層硬件訪問函數（中斷清除、屏蔽、使能）。另外，通過這個結構體數組項成員action，能夠找到用戶注冊的中斷處理函數。結構體irq_desc的數據類型在include/linux/irq.h中定義，內容如下：

struct irq_desc { irq_flow_handler_t handle_irq; /* 當前中斷的處理函數入口 */ struct irq_chip *chip; /* 低層的硬件訪問 */ struct msi_desc *msi_desc; void *handler_data; void *chip_data; struct irqaction *action; /* 用戶提供的中斷處理函數鏈表 */ unsigned int status; /* IRQ狀態 */ unsigned int depth; /* nested irq disables */ unsigned int wake_depth; /* nested wake enables */ unsigned int irq_count; /* For detecting broken IRQs */ unsigned int irqs_unhandled; spinlock_t lock; const char *name; /* 中斷名稱 */} ____cacheline_internodealigned_in_smp;

irq_desc成員變量handle_irq是這個或這組中斷的入口處理函數，成員變量chip結構體包含了這個中斷的清除、屏蔽或者使能等底層函數，結構體類型irq_chip的定義也在include/linux/irq.h中，內容如下：

struct irq_chip { const char *name; unsigned int (*startup)(unsigned int irq); void (*shutdown)(unsigned int irq); void (*enable)(unsigned int irq); void (*disable)(unsigned int irq); void (*ack)(unsigned int irq); void (*mask)(unsigned int irq); void (*mask_ack)(unsigned int irq); void (*unmask)(unsigned int irq); const char *typename;};

irq_desc成員變量action記錄了用戶注冊的中斷處理函數、中斷標志等等內容，其類型irqaction類型定義在include/linux/interrupt.h中，內容如下：

struct irqaction { irq_handler_t handler; /* 用戶注冊的中斷處理函數 */ unsigned long flags; /* 中斷標志，是否共享中斷，電平觸發還是邊沿觸發等 */ cpumask_t mask; /* 用于SMP */ const char *name; /* 用戶注冊的中斷名字，/proc/interrupts */ void *dev_id; /* 用戶傳遞給handler的參數，還可以用來區分共享中斷 */ struct irqaction *next; /* 指向下一個irqaciton結構體指針 */ int irq; /* 中斷號 */ struct proc_dir_entry *dir;};

用戶注冊的每個中斷處理函數對應一個irqaciton結構體，一個中斷源可以有多個處理函數（共享終端），它們的irqaciton結構體可以構成一個單項鏈表，irq_desc[irqn].action則是表頭。irq_desc[NR_IRQS]結構體數組的構成情況如下圖所示：

中斷的處理流程如下：

（1） 發生中斷后，CPU執行異常向量vector_irq的代碼；

（2）在vector_irq里面，最終會調用中斷處理C程序總入口函數asm_do_IRQ();

（3）asm_do_IRQ()根據中斷號調用irq_des[NR_IRQS]數組中的對應數組項中的handle_irq();

（4）handle_irq()會使用chip的成員函數來設置硬件，例如清除中斷，禁止中斷，重新開啟中斷等；

（5）handle_irq逐個調用用戶在action鏈表中注冊的處理函數。

可見，中斷體系結構的初始化，就是構造irq_desc[NR_IRQS]這個數據結構；用戶注冊中斷就是構造action鏈表；用戶卸載中斷就是從action鏈表中去除對應的項。

二、中斷處理系統（數據結構）初始化

1、操作系統相關中斷初始化

init_IRQ()函數用來初始化中斷體系結構，代碼在arch/arm/kernel/irq.c中，代碼如下：

void __init init_IRQ(void){ int irq; for (irq = 0; irq < NR_IRQS; irq++) irq_desc[irq].status |= IRQ_NOREQUEST | IRQ_NOPROBE; init_arch_irq();}

init_arch_irq()函數，就是用來初始化irq_desc[NR_IRQS]的，而且這個函數是與硬件平臺緊密相關的，是一個函數指針。在移植linux內核的時候，將它指向硬件平臺相關的中斷初始化函數。這里我們以S3C2440硬件平臺為例，這個函數指針指向s3c24xx_init_irq()。

s3c24xx_init_irq()函數在arch/arm/plat-s3c24xx/irq.c中定義，它為所有的中斷設置了芯片相關的數據結構irq_desc[irq].chip，設置了處理函數入口irq_desc[irq].handle_irq。以外部中斷EINT0為例，用來設置它們的代碼如下：

void __init s3c24xx_init_irq(void){ for (irqno = IRQ_EINT0; irqno <= IRQ_EINT3; irqno++) { irqdbf("registering irq %d (ext int) ", irqno); set_irq_chip(irqno, &s3c_irq_eint0t4); set_irq_handler(irqno, handle_edge_irq); set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID); }}

set_irq_chip()函數的作用就是“irq_desc[irqno].chip = & s3c_irq_eint0t4”。s3c_irq_eint0t4為系統提供了一套操作EIN0~EINT4的中斷底層的函數集合，內容如下：

static struct irq_chip s3c_irq_eint0t4 = { .name = "s3c-ext0", .ack = s3c_irq_ack, .mask = s3c_irq_mask, .unmask = s3c_irq_unmask, .set_wake = s3c_irq_wake, .set_type = s3c_irqext_type,};

中斷處理函數入口為handle_edge_irq()，也及時“irq_desc[irqno].handle_irq = handle_edge_irq”.發生中斷后，do_asm_irq()函數會調用該中斷入口處理函數handle_edge_irq()，而該函數會調用用戶注冊的具體處理函數。

2、用戶注冊中斷時帶來的中斷初始化

用戶（驅動程序）通過request_irq()函數向內核注冊中斷處理函數，request_irq()函數根據中斷號找到數組irq_desc[irqno]對應的數組項，然后在它的action鏈表中添加一個action表項。，該函數在kernel/irq/manage.c中定義，函數內容如下：

int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id){ action = kmalloc(sizeof(struct irqaction), GFP_ATOMIC); .......... action->handler = handler; action->flags = irqflags; cpus_clear(action->mask); action->name = devname; action->next = NULL; action->dev_id = dev_id; ........... retval = setup_irq(irq, action);}

request_irq()函數首先使用4個參數構造一個irqaction結構，然后調用setup_irq()函數將它鏈入鏈表中，代碼如下：

int setup_irq(unsigned int irq, struct irqaction *new){ /* 判斷是否沒有注冊過，如果已經注冊了就判斷是否是可共享的中斷 */ p = &desc->action; old = *p; if (old) { if (!((old->flags & new->flags) & IRQF_SHARED) || ((old->flags ^ new->flags) & IRQF_TRIGGER_MASK)) { old_name = old->name; goto mismatch; } /* add new interrupt at end of irq queue */ do { p = &old->next; old = *p; } while (old); shared = 1; } /* 鏈入新表項 */ *p = new; /* 如果在鏈入之前不是空鏈，那么之前的共享中斷已經設置了中斷觸發方式，沒有必要重復設置 */ /* 如果鏈入之前是空鏈，那么就需要設置中斷觸發方式 */ if (!shared) { irq_chip_set_defaults(desc->chip); /* Setup the type (level, edge polarity) if configured: */ if (new->flags & IRQF_TRIGGER_MASK) { if (desc->chip && desc->chip->set_type) desc->chip->set_type(irq, new->flags & IRQF_TRIGGER_MASK); else printk(KERN_WARNING "No IRQF_TRIGGER set_type " "function for IRQ %d (%s) ", irq, desc->chip ? desc->chip->name : "unknown"); } else compat_irq_chip_set_default_handler(desc); desc->status &= ~(IRQ_AUTODETECT | IRQ_WAITING | IRQ_INPROGRESS); if (!(desc->status & IRQ_NOAUTOEN)) { desc->depth = 0; desc->status &= ~IRQ_DISABLED; /* 啟動中斷 */ if (desc->chip->startup) desc->chip->startup(irq); else desc->chip->enable(irq); } else /* Undo nested disables: */ desc->depth = 1; } /* Reset broken irq detection when installing new handler */ desc->irq_count = 0; desc->irqs_unhandled = 0; new->irq = irq; register_irq_proc(irq); new->dir = NULL; register_handler_proc(irq, new);}

setup_irq()函數主要完成的功能如下：

（1）將新建的irqaciton結構鏈入irq_desc[irq]結構體的action鏈表中；

① 如果action鏈表為空，則直接鏈入；

② 如果非空，則要判斷新建的irqaciton結構和鏈表中的irqaciton結構所表示的中斷類型是否一致：即是都聲明為“可共享的”，是否都是用相同的觸發方式，如果一致，則將新建的irqaciton結構鏈入；

（2）設置中斷的觸發方式；

（3）啟動中斷。

3、卸載中斷

卸載中斷使用函數free_irq()，該函數定義在kernel/irq/manage.c中，需要用到兩個參數irq、dev_id。通過這參數irq可以定位到action鏈表，再使用dev_id在鏈表中找到要卸載的表項（共享中斷的情況）。如果它是唯一表項，那么刪除中斷，還需要調用irq_desc[irq].chip->shutdown()或者irq_desc[irq].chip->disable()來關閉中斷，代碼的主要內容如下：

void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id){ desc = irq_desc + irq; p = &desc->action; for (;;) { struct irqaction *action = *p; if (action) { struct irqaction **pp = p; p = &action->next; if (action->dev_id != dev_id) continue; /* Found it - now remove it from the list of entries */ *pp = action->next; if (!desc->action) { desc->status |= IRQ_DISABLED; if (desc->chip->shutdown) desc->chip->shutdown(irq); else desc->chip->disable(irq); } unregister_handler_proc(irq, action); kfree(action); return; } return; }}

三、中斷的處理過程??

從asm_do_IRQ()函數開始，分析linux系統中斷的處理流程，它在arch/arm/kernel/irq.c中定義，內容如下：

asmlinkage void __exception asm_do_IRQ(unsigned int irq, struct pt_regs *regs){ struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs); struct irq_desc *desc = irq_desc + irq; if (irq >= NR_IRQS) desc = &bad_irq_desc; irq_enter();desc_handle_irq(irq, desc);/* AT91 specific workaround */ irq_finish(irq); irq_exit(); set_irq_regs(old_regs);}

其中desc_handle_irq(irq,desc)是一個內聯函數調用，內聯函數展開的結果，就是irq_desc[irq].handle_irq(irq,desc)。內容如下：

static inline void desc_handle_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc){ desc->handle_irq(irq, desc);}

1、普通流程（以外部中斷EINT0為例）

以外部中斷EINT0為例分析程序的執行流程。通過對中斷系統數據結構初始化的了解，我們知道irq_desc[IRQ_EINT0].handle_irq函數指針指向handle_edge_irq()，該函數在kernel/irq/chip.c中被定義，用來處理邊沿觸發的中斷，內容如下：

void fastcallhandle_edge_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc){ kstat_cpu(cpu).irqs[irq]++; /* Start handling the irq */ desc->chip->ack(irq); /* Mark the IRQ currently in progress.*/ desc->status |= IRQ_INPROGRESS; action_ret = handle_IRQ_event(irq, action);}

通過函數調用desc->chip->ack(irq)來響應中斷，實際上就是清除中斷以使得可以接受下一個中斷，有了之前數據結構初始化的前提了解，可以知道實際上執行的就是s3c_irq_eint0t4.ack函數。handle_IRQ_event函數逐個執行action鏈表中用戶注冊的中斷處理函數，它在kernel/irq/handle.c中定義，關鍵代碼如下：

irqreturn_t handle_IRQ_event(unsigned int irq, struct irqaction *action){ do { ret = action->handler(irq, action->dev_id); if (ret == IRQ_HANDLED) status |= action->flags; retval |= ret; action = action->next; } while (action);}

用戶通過函數request_irq()函數注冊中斷處理函數時候，傳入參數irq和dev_id，在這里這兩個參數被用戶注冊的中斷處理函數action->handler()所使用。可見用戶可以在注冊中斷處理函數的時候，指定參數dev_id，然后將來再由注冊的中斷處理函數使用這個參數。

2、特殊流程（以外部中斷EINT5為例）

在S3C2440處理器架構中，EINT5中斷屬于EINT4t7中斷集合，是一個子中斷。當EINT5中斷線發生中斷事件，那么將先跳轉到EINT4t7中斷號對應的中斷入口處理函數，也即是irq_desc[EINT4t7].handle_irq(irq,desc)，進行具體子中斷確定，然后再跳轉到真正發生中斷的中斷入口處理函數執行。回顧一下EINT5這個中斷注冊時的函數調用，如下：

request_irq(IRQ_EINT5, eint5_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S2", NULL);

我們并沒有在注冊EINT5中斷處理函數的時候，一并注冊了EINT4t7的處理函數，其實我們也不可能使用IRQ_EINT4t7來注冊用戶中斷，因為我們只會使用一個中斷源。中斷集合EINT4t7的中斷入口處理函數，是在arch/arm/plat-s3c24xx/irq.c中的函數s3c24xx_init_irq()來初始化的，內容如下：

set_irq_chained_handler(IRQ_EINT4t7, s3c_irq_demux_extint4t7);

由此可見，函數s3c_irq_demux_extint4t7()就是EINT4t7的中斷入口處理函數。所以，當發生EINT5中斷事件，那么匯編階段根據INTOFFSET確定中斷號為IRQ_EINT4t7,asm_do_IRQ函數通過傳入的這個參數，將跳轉到irq_desc[EINT4t7].handle_irq(irq,desc)函數執行，也就是函數s3c_irq_demux_extint4t7(irq,desc)，該函數的主要內容如下：

static voids3c_irq_demux_extint4t7(unsigned int irq, struct irq_desc *desc){ unsigned long eintpnd = __raw_readl(S3C24XX_EINTPEND); unsigned long eintmsk = __raw_readl(S3C24XX_EINTMASK); eintpnd &= ~eintmsk; eintpnd &= 0xff; /* only lower irqs */ while (eintpnd) { irq = __ffs(eintpnd); eintpnd &= ~(1<

static?inline?void?desc_handle_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc)
{
? ? desc->handle_irq(irq, desc);
}

函數s3c_irq_demux_extint4t7()的作用，就是根據寄存器S3C24XX_EINTPEND、S3C24XX_EINTMASK重新計算中斷號，這個時候將計算出真正的中斷號IRQ_EINT5，然后通過desc_handle_irq(irq, irq_desc + irq)來調用irq_desc[EINT5].handle_irq(irq,desc)。此后的過程與EINT0發生中斷后的執行過程類似。

可見，由于S3C2440在設計的時候最多允許32個中斷源（剩余的中斷源采用子中斷的方式），所以匯編階段根據INTOFFSET確定的中斷號取值范圍為IRQ_EINT0~IRQ_EINT0+31。也就是說asm_do_IRQ函數的參數irq的取值范圍只有32個值，發生中斷可能是一個實際的中斷號，也可能是一組中斷的中斷號。如果是一個實際的中斷號，那么直接跳轉到該中斷號對應irq_desc結構體下的handle_irq()執行即可；如果是一組中斷的中斷號，那么將通過這組中斷對應的irq_desc結構體下的handle_irq()先來確定實際發生中斷的中斷號，然后再來執行其中斷入口處理函數。

?