linux内核有中断函数。在Linux内核中要想使用某个中断是需要申请的，而request_irq()函数用于申请中断，中断使用完成以后就要通过free_irq()函数释放掉相应的中断；还有enable_irq()和disable_irq()，它们用于使能和禁止指定的中断。
本教程操作环境：linux7.3系统、Dell G3电脑。
1.Linux中断
1.1 Linux中断API函数
request_irq函数
在 Linux 内核中要想使用某个中断是需要申请的，request_irq 函数用于申请中断，request_irq函数可能会导致睡眠，因此不能在中断上下文或者其他禁止睡眠的代码段中使用 request_irq 函数。request_irq 函数会激活(使能)中断，所以不需要我们手动去使能中断，request_irq 函数原型如下:
irq：要申请中断的中断号。
handler：中断处理函数，当中断发生以后就会执行此中断处理函数。
flags：中断标志，可以在文件 include/linux/interrupt.h 里面查看所有的中断标志
name：中断名字，设置以后可以在/proc/interrupts 文件中看到对应的中断名字。
dev：如果将 flags 设置为 IRQF_SHARED 的话，dev 用来区分不同的中断，一般情况下将dev 设置为设备结构体，dev 会传递给中断处理函数 irq_handler_t 的第二个参数。
返回值：0 中断申请成功，其他负值 中断申请失败，如果返回-EBUSY 的话表示中断已经被申请了。
free_irq
使用中断的时候需要通过 request_irq 函数申请，使用完成以后就要通过 free_irq 函数释放掉相应的中断。如果中断不是共享的，那么 free_irq 会删除中断处理函数并且禁止中断。free_irq函数原型如下所示：
函数参数和返回值含义如下：
irq：要释放的中断。
dev：如果中断设置为共享(IRQF_SHARED)的话，此参数用来区分具体的中断。共享中断只有在释放最后中断处理函数的时候才会被禁止掉。
返回值：无。
中断处理函数
使用 request_irq 函数申请中断的时候需要设置中断处理函数，中断处理函数格式如下所示：
中断使能和禁止函数
常用的中断使用和禁止函数如下所示：
enable_irq 和 disable_irq 用于使能和禁止指定的中断，irq 就是要禁止的中断号。disable_irq函数要等到当前正在执行的中断处理函数执行完才返回，因此使用者需要保证不会产生新的中断，并且确保所有已经开始执行的中断处理程序已经全部退出。在这种情况下，可以使用另外一个中断禁止函数：
disable_irq_nosync 函数调用以后立即返回，不会等待当前中断处理程序执行完毕。上面三个函数都是使能或者禁止某一个中断，有时候我们需要关闭当前处理器的整个中断系统，也就是在学习 STM32 的时候常说的关闭全局中断，这个时候可以使用如下两个函数：
local_irq_enable 用于使能当前处理器中断系统，local_irq_disable 用于禁止当前处理器中断系统。假如 A 任务调用 local_irq_disable 关闭全局中断 10S，当关闭了 2S 的时候 B 任务开始运行，B 任务也调用 local_irq_disable 关闭全局中断 3S，3 秒以后 B 任务调用 local_irq_enable 函数将全局中断打开了。此时才过去 2+3=5 秒的时间，然后全局中断就被打开了，此时 A 任务要关闭 10S 全局中断的愿望就破灭了，然后 A 任务就“生气了”，结果很严重，可能系统都要被A 任务整崩溃。为了解决这个问题，B 任务不能直接简单粗暴的通过 local_irq_enable 函数来打开全局中断，而是将中断状态恢复到以前的状态，要考虑到别的任务的感受，此时就要用到下面两个函数：
1.2 上半部和下半部
在有些资料中也将上半部和下半部称为顶半部和底半部，都是一个意思。我们在使用request_irq 申请中断的时候注册的中断服务函数属于中断处理的上半部，只要中断触发，那么中断处理函数就会执行。我们都知道中断处理函数一定要快点执行完毕，越短越好，但是现实往往是残酷的，有些中断处理过程就是比较费时间，我们必须要对其进行处理，缩小中断处理函数的执行时间。比如电容触摸屏通过中断通知 SOC 有触摸事件发生，SOC 响应中断，然后通过 IIC 接口读取触摸坐标值并将其上报给系统。但是我们都知道 IIC 的速度最高也只有400Kbit/S，所以在中断中通过 IIC 读取数据就会浪费时间。我们可以将通过 IIC 读取触摸数据的操作暂后执行，中断处理函数仅仅相应中断，然后清除中断标志位即可。这个时候中断处理过程就分为了两部分:
上半部：上半部就是中断处理函数，那些处理过程比较快，不会占用很长时间的处理就可以放在上半部完成。
下半部：如果中断处理过程比较耗时，那么就将这些比较耗时的代码提出来，交给下半部去执行，这样中断处理函数就会快进快出。
因此，Linux 内核将中断分为上半部和下半部的主要目的就是实现中断处理函数的快进快出，那些对时间敏感、执行速度快的操作可以放到中断处理函数中，也就是上半部。剩下的所有工作都可以放到下半部去执行，比如在上半部将数据拷贝到内存中，关于数据的具体处理就可以放到下半部去执行。至于哪些代码属于上半部，哪些代码属于下半部并没有明确的规定，一切根据实际使用情况去判断，这个就很考验驱动编写人员的功底了。这里有一些可以借鉴的参考点：
①、如果要处理的内容不希望被其他中断打断，那么可以放到上半部。
②、如果要处理的任务对时间敏感，可以放到上半部。
③、如果要处理的任务与硬件有关，可以放到上半部
④、除了上述三点以外的其他任务，优先考虑放到下半部。
下半部机制：
软中断
一开始 Linux 内核提供了“bottom half”机制来实现下半部，简称“BH”。后面引入了软中断和 tasklet 来替代“BH”机制，完全可以使用软中断和 tasklet 来替代 BH，从 2.5 版本的 Linux内核开始 BH 已经被抛弃了。Linux 内核使用结构体 softirq_action 表示软中断， softirq_action结构体定义在文件 include/linux/interrupt.h 中，内容如下：
在 kernel/softirq.c 文件中一共定义了 10 个软中断，如下所示：
NR_SOFTIRQS 是枚举类型，定义在文件 include/linux/interrupt.h 中，定义如下：
可以看出，一共有 10 个软中断，因此 NR_SOFTIRQS 为 10，因此数组softirq_vec 有 10 个元素。softirq_action 结构体中的 action 成员变量就是软中断的服务函数，数组 softirq_vec 是个全局数组，因此所有的 CPU(对于 SMP 系统而言)都可以访问到，每个 CPU 都有自己的触发和控制机制，并且只执行自己所触发的软中断。但是各个 CPU 所执行的软中断服务函数确是相同的，都是数组 softirq_vec 中定义的 action 函数。要使用软中断，必须先使用 open_softirq 函数注册对应的软中断处理函数，open_softirq 函数原型如下：
nr：要开启的软中断，在示例代码 51.1.2.3 中选择一个。
action：软中断对应的处理函数。
返回值：没有返回值。
注册好软中断以后需要通过 raise_softirq 函数触发，raise_softirq 函数原型如下：
软中断必须在编译的时候静态注册！Linux 内核使用 softirq_init 函数初始化软中断，softirq_init 函数定义在 kernel/softirq.c 文件里面，函数内容如下：
tasklet
tasklet 是利用软中断来实现的另外一种下半部机制，在软中断和 tasklet 之间，建议大家使用 tasklet。Linux 内核使用结构体
第 489 行的 func 函数就是 tasklet 要执行的处理函数，用户定义函数内容，相当于中断处理函数。如果要使用 tasklet，必须先定义一个 tasklet，然后使用 tasklet_init 函数初始化 tasklet，taskled_init 函数原型如下：
函数参数和返回值含义如下：
t：要初始化的 tasklet
func：tasklet 的处理函数。
data：要传递给 func 函数的参数
返回值：没有返回值。
也可以使用宏DECLARE_TASKLET来一次性完成tasklet的定义和初始化DECLARE_TASKLET 定义在 include/linux/interrupt.h 文件中，定义如下:
其中 name 为要定义的 tasklet 名字，这个名字就是一个 tasklet_struct 类型的时候变量，func就是 tasklet 的处理函数，data 是传递给 func 函数的参数。
在上半部，也就是中断处理函数中调用 tasklet_schedule 函数就能使 tasklet 在合适的时间运行，tasklet_schedule 函数原型如下：
关于 tasklet 的参考使用示例如下所示：
工作队列
工作队列是另外一种下半部执行方式，工作队列在进程上下文执行，工作队列将要推后的工作交给一个内核线程去执行，因为工作队列工作在进程上下文，因此工作队列允许睡眠或重新调度。因此如果你要推后的工作可以睡眠那么就可以选择工作队列，否则的话就只能选择软中断或 tasklet。
Linux 内核使用 work_struct 结构体表示一个工作，内容如下(省略掉条件编译)：
这些工作组织成工作队列，工作队列使用 workqueue_struct 结构体表示，内容如下(省略掉条件编译)：
Linux 内核使用工作者线程(worker thread)来处理工作队列中的各个工作，Linux 内核使用worker 结构体表示工作者线程，worker 结构体内容如下：
从示例代码 51.1.2.10 可以看出，每个 worker 都有一个工作队列，工作者线程处理自己工作队列中的所有工作。在实际的驱动开发中，我们只需要定义工作(work_struct)即可，关于工作队列和工作者线程我们基本不用去管。简单创建工作很简单，直接定义一个 work_struct 结构体变量即可，然后使用 INIT_WORK 宏来初始化工作，INIT_WORK 宏定义如下：
1.3 设备树中断信息节点
如果使用设备树的话就需要在设备树中设置好中断属性信息，Linux 内核通过读取设备树中的中断属性信息来配置中断。对于中断控制器而言，设备树绑定信息参考文档Documentation/devicetree/bindings/arm/gic.txt。打开 imx6ull.dtsi 文件，其中的 intc 节点就是I.MX6ULL 的中断控制器节点，节点内容如下所示：
第 2 行，compatible 属性值为“arm,cortex-a7-gic”在 Linux 内核源码中搜索“arm,cortex-a7-gic”即可找到 GIC 中断控制器驱动文件。
第 3 行，#interrupt-cells 和#address-cells、#size-cells 一样。表示此中断控制器下设备的 cells大小，对于设备而言，会使用 interrupts 属性描述中断信息，#interrupt-cells 描述了 interrupts 属性的 cells 大小，也就是一条信息有几个 cells。每个 cells 都是 32 位整形值，对于 ARM 处理的GIC 来说，一共有 3 个 cells，这三个 cells 的含义如下：
第一个 cells：中断类型，0 表示 SPI 中断，1 表示 PPI 中断。
第二个 cells：中断号，对于 SPI 中断来说中断号的范围为 0~987，对于 PPI 中断来说中断号的范围为 0~15。
第三个 cells：标志，bit[3:0]表示中断触发类型，为 1 的时候表示上升沿触发，为 2 的时候表示下降沿触发，为 4 的时候表示高电平触发，为 8 的时候表示低电平触发。bit[15:8]为 PPI 中断的 CPU 掩码。
第 4 行，interrupt-controller 节点为空，表示当前节点是中断控制器。
对于 gpio 来说，gpio 节点也可以作为中断控制器，比如 imx6ull.dtsi 文件中的 gpio5 节点内容如下所示：
第 4 行，interrupts 描述中断源信息，对于 gpio5 来说一共有两条信息，中断类型都是 SPI，触发电平都是 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH。不同之处在于中断源，一个是 74，一个是 75，打开可以打开《IMX6ULL 参考手册》的“Chapter 3 Interrupts and DMA Events”章节，找到表 3-1，有如图 50.1.3.1 所示的内容：
从图 50.1.3.1 可以看出，GPIO5 一共用了 2 个中断号，一个是 74，一个是75。其中 74 对 应 GPIO5_IO00~GPIO5_IO15 这低 16 个 IO，75 对应GPIO5_IO16~GPIOI5_IO31 这高 16 位 IO。 第 8 行，interrupt-controller 表明了 gpio5 节点也是个中断控制器，用于控制 gpio5 所有 IO
的中断。
第 9 行，将#interrupt-cells 修改为 2。
打开 imx6ull-alientek-emmc.dts 文件，找到如下所示内容：
1.4 获取中断号
编写驱动的时候需要用到中断号，我们用到中断号，中断信息已经写到了设备树里面，因此可以通过 irq_of_parse_and_map 函数从 interupts 属性中提取到对应的设备号，函数原型如下：
函数参数和返回值含义如下：
dev：设备节点。
index：索引号，interrupts 属性可能包含多条中断信息，通过 index 指定要获取的信息。
返回值：中断号。
如果使用 GPIO 的话，可以使用 gpio_to_irq 函数来获取 gpio 对应的中断号，函数原型如下：
2.驱动代码
#include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <linux> #include <asm> #include <linux> #include <linux> #define IMX6UIRQ_CNT 1 /* 设备号个数 */ #define IMX6UIRQ_NAME "irqDev" /* 名字 */ #define KEY0VALUE 0X01 /* KEY0 按键值 */ #define INVAKEY 0XFF /* 无效的按键值 */ #define KEY_NUM 1 /* 按键数量 */ /* 可能会有好多按键，通过结构体数组来描述按键 */ /* 中断 IO 描述结构体 */ struct irq_keydesc { int gpio; /* gpio */ int irqnum; /* 中断号 */ unsigned char value; /* 按键对应的键值 */ char name[10]; /* 名字 */ irqreturn_t (*handler)(int, void *); /* 中断服务函数 */ }; /* irq设备结构体 */ struct imx6uirq_dev { dev_t devid; /* 设备号 */ struct cdev cdev; /* 字符设备 */ struct class *class; /* 类 */ struct device *device; /* 设备 */ int major; /* 注设备号 */ int minor; /* 次设备号 */ struct device_node *nd; /* 设备节点 */ atomic_t keyvalue; /* 有效的按键键值 */ atomic_t releasekey; /* 标记是否完成一次完成的按键*/ struct timer_list timer; /* 定义一个定时器*/ struct irq_keydesc irqkeydesc[KEY_NUM]; /* 按键描述数组 */ unsigned char curkeynum; /* 当前的按键号 */ }; struct imx6uirq_dev irqDev; /* 定义LED结构体 */ /* @description : 中断服务函数，开启定时器，延时 10ms， * 定时器用于按键消抖。 * 两个参数是中断处理函数的必须写法 * @param - irq : 中断号 * @param - dev_id : 设备结构。 * @return : 中断执行结果 */ static irqreturn_t key0_handler(int irq, void *dev_id) { struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)dev_id; /* 采用定时器削抖，如果再定时器时间内还是这个值，说明是真的按下了，在定时器中断中处理 */ /* 这里设置为0是简易处理，因为只有一个按键 */ /* 有其他按键要再建一个中断处理函数，并把curkeynum改成相应的按键值 */ /* 注意不能所有按键用一个中断函数，第一是一起按的时候会出错 */ /* 第二，无法用curkeynum判断使用的是第几个按键 */ dev->curkeynum = 0; /* 传递给定时器的参数，注意要强转，在中断处理函数里面再转回来 */ dev->timer.data = (volatile long)dev_id; /* mod_timer会启动定时器，第二个参数是要修改的超时时间 */ mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(10)); return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED); } /* @description : 定时器服务函数，用于按键消抖，定时器到了以后 * 再次读取按键值，如果按键还是处于按下状态就表示按键有效。 * @param – arg : 设备结构变量 * @return : 无 */ void timer_function(unsigned long arg) { unsigned char value; unsigned char num; struct irq_keydesc *keydesc; struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)arg; /* 因为只有一个按键，这里是0 */ num = dev->curkeynum; keydesc = &dev->irqkeydesc[num]; value = gpio_get_value(keydesc->gpio); /* 读取 IO 值 */ if(value == 0){ /* 按下按键 */ atomic_set(&dev->keyvalue, keydesc->value); } else{ /* 按键松开 */ /* 这种情况是按下再松开的松开，使用keyValue加上releaseKey */ /* 没按下的话， releasekey一直为0*/ atomic_set(&dev->keyvalue, 0x80 | keydesc->value); atomic_set(&dev->releasekey, 1); /* 标记松开按键 */ } } /* * @description : 按键 IO 初始化 * @param : 无 * @return : 无 */ static int keyio_init(void) { unsigned char i = 0; int ret = 0; /* 1.获取key节点 */ irqDev.nd = of_find_node_by_path("/key"); if (irqDev.nd== NULL){ printk("key node not find!rn"); return -EINVAL; } /* 对每个按键都提取 GPIO */ for (i = 0; i private_data = &irqDev; return 0; } static int imx6uirq_release(struct inode *inode, struct file *filp) { //struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)filp->private_data; return 0; } /* * @description : 从设备读取数据 * @param – filp : 要打开的设备文件(文件描述符) * @param – buf : 返回给用户空间的数据缓冲区 * @param - cnt : 要读取的数据长度 * @param – offt : 相对于文件首地址的偏移 * @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败 */ static ssize_t imx6uirq_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt) { int ret = 0; unsigned char keyvalue = 0; /* 按键值 */ unsigned char releasekey = 0; /* 标记是否一次完成 */ struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)filp->private_data; keyvalue = atomic_read(&dev->keyvalue); releasekey = atomic_read(&dev->releasekey); if (releasekey) { /* 有按键按下 */ if (keyvalue & 0x80) { keyvalue &= ~0x80; /* 因为中断中或了一个0x80,这里面去掉0x80 */ ret = copy_to_user(buf, &keyvalue, sizeof(keyvalue)); } else { goto data_error; } atomic_set(&dev->releasekey, 0); /* 按下标志清零 */ } else { /* 没有按下 */ goto data_error; } return 0; data_error: return -EINVAL; } /* 字符设备操作集 */ static const struct file_operations imx6uirq_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = imx6uirq_open, .release = imx6uirq_release, .read = imx6uirq_read }; /* 模块入口函数 */ static int __init imx6uirq_init(void) { /* 定义一些所需变量 */ int ret = 0; /* 1. 注册字符设备驱动 */ irqDev.major = 0; if(irqDev.major) { irqDev.devid = MKDEV(irqDev.major, 0); ret = register_chrdev_region(irqDev.devid, IMX6UIRQ_CNT, IMX6UIRQ_NAME ); } else { alloc_chrdev_region(&irqDev.devid, 0, IMX6UIRQ_CNT, IMX6UIRQ_NAME ); irqDev.major = MAJOR(irqDev.devid); irqDev.minor = MINOR(irqDev.devid); } if(ret <h2 id="3应用代码"><strong>3.应用代码</strong></h2> <pre class="brush:js;toolbar:false;">#include <sys> #include <sys> #include <fcntl.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include "linux/ioctl.h" /* * argc: 应用程序参数个数 * argv[]: 参数是什么，具体的参数，说明参数是字符串的形式 * .chrdevbaseApp <filename> 0表示关灯，1表示开灯 * .chrdevbaseApp /dev/led 0 关灯 * .chrdevbaseApp /dev/led 1 开灯 * */ int main(int argc, char *argv[]) { if(argc != 2) { printf("Error Usage!rn"); return -1; } int fd, ret; char *filename; unsigned char data; filename = argv[1]; fd = open(filename, O_RDWR); if(fd <h2 id="4使用tasklet处理中断下半部"><strong>4.使用tasklet处理中断下半部</strong></h2> <pre class="brush:js;toolbar:false;">#include <sys> #include <sys> #include <fcntl.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include "linux/ioctl.h" /* * argc: 应用程序参数个数 * argv[]: 参数是什么，具体的参数，说明参数是字符串的形式 * .chrdevbaseApp <filename> 0表示关灯，1表示开灯 * .chrdevbaseApp /dev/led 0 关灯 * .chrdevbaseApp /dev/led 1 开灯 * */ int main(int argc, char *argv[]) { if(argc != 2) { printf("Error Usage!rn"); return -1; } int fd, ret; char *filename; unsigned char data; filename = argv[1]; fd = open(filename, O_RDWR); if(fd <h2 id="5-工作队列处理下半部"><strong>5. 工作队列处理下半部</strong></h2> <p>开发方式同tasklet<br><strong>注意work是可以推导出设备dev结构体的，所以一般将work放在dev结构体里</strong></p> <p>相关推荐：《<a href="http://www.php.cn/course/list/33.html" target="_blank">Linux视频教程</a>》</p></filename></string.h></stdlib.h></unistd.h></stdio.h></fcntl.h></sys></sys>
