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技術社區[雲棲]
中斷子係統5_電流層處理
// 電流類型：
// 1.電平型：handle_level_irq
/*
* Level type interrupts are active as long as the hardware line has
* the active level. This may require to mask the interrupt and unmask
* it after the associated handler has acknowledged the device, so the
* interrupt line is back to inactive.
*/
// 譯：當中斷線電平達到激活電平，中斷一直會被激活。 所以需要剛進中斷處理函數就要屏蔽掉中斷，
// 等handler 處理完後再打開中斷(unmask)。
// 問：為什麼要先屏蔽中斷中斷，後確認呢（mask_and_ack）？
// 答：因為cpu周期性采樣中斷線，當發現電平有效時，觸發中斷，因此外部設備為了保證cpu可以檢測到
// 有效電平，需要將電平保持一段時間。當cpu檢測到有效電平後，cpu引腳被置位，如果不先屏蔽中斷，
// 直接確認，當cpu引腳複位時，如果此時電平依然有效，那麼同一個中斷又被觸發，此為不正確的。
// （注：cpu確認是用於複位cpu引腳，對外設的應答在注冊的irq_action由特定的驅動程序進行）
// 問：這對於編寫ISR有什麼啟示呢？
// 答：由於在handle_level_irq調用ISR過程中，中斷被屏蔽，因此在此期間的新發生的中斷可能會丟失(
// 因為電平型中斷信號不被中斷控製器鎖存，電平恢複之前，如果cpu沒有通過采樣發現此有效電平，
// 則中斷丟失)，所以ISR應該盡快執行完畢。
//
// 2.邊沿型：handle_edge_irq
/*
* Interrupt occures on the falling and/or rising edge of a hardware
* signal. The occurence is latched into the irq controller hardware
* and must be acked in order to be reenabled. After the ack another
* interrupt can happen on the same source even before the first one
* is handled by the assosiacted event handler. If this happens it
* might be necessary to disable (mask) the interrupt depending on the
* controller hardware. This requires to reenable the interrupt inside
* of the loop which handles the interrupts which have arrived while
* the handler was running. If all pending interrupts are handled, the
* loop is left.
*/
// 譯：中斷發生在上升沿/下降沿，它會被中斷控製器鎖存起來，需要ack後才能重新使能。
// ack後新的中斷可以在前一個中斷正在被處理時產生，如果這種情況發生，則需要屏蔽中斷。
// 同時，需要用一個loop來處理中斷處理過程中又有中斷產生的情況，在這個loop中重新把
// 中斷屏蔽打開。 如果所有pending的在這個loop中重新把中斷屏蔽打開。 如果所有pending
// 的中斷都處理完了，loop就可以離開。
// 問：為什麼不需要先屏蔽中斷，而是直接確認呢（ack）？
// 答：因為邊沿型中斷在電平的變化沿才有效，所以外設為觸發中斷，會在中斷線上放一個邊沿脈衝
// ，一個邊沿脈衝隻能觸發一次中斷，所以不需要防止像電平型中斷，同一個中斷請求的高電平
// 觸發多次中斷而需先屏蔽中斷的情況。
// 在2.6.x版本後，中斷描述符irq_desc->handle_irq封裝對不同電流類型的處理。
// struct irq_desc
// {
// irq_flow_handler_t handle_irq;
// ...
// }
// 電流處理入口：
// 係統中所有中斷統一經過do_IRQ處理：
// 1.irq_desc提供電流處理例程(irq_desc->handle_irq != NULL)，則調用；
// 2.否則，通過__do_IRQ處理所有電流類型。
// do_IRQ(regs)
// {
// ....
// if(irq_desc->handle_irq)
// {
// irq_desc->handle_irq(irq, irq_desc);
// }else
// {
// __do_IRQ(irq, regs);
// }
// ....
// }
//
// 設置irq_desc的電流處理例程
// 參數：
// typedef void (*irq_flow_handler_t)(unsigned int irq, struct irq_desc *desc);
1.1 static inline void set_irq_handler(unsigned int irq, irq_flow_handler_t handler)
{
struct irq_desc *desc;
desc = irq_to_desc(irq);
desc->handle_irq = handler;
}
// 邊沿型中斷處理
// 函數主要任務：
// 1.檢查中斷是否被禁用，或者中斷處理函數是否在運行過程中
// 1.1 如果是，向芯片屏蔽並確認此中斷，設置標誌表示有待處理的中斷，退出
// 2.向芯片確認此次中斷
// 3.設置中斷處理函數在運行中標誌
// 4.運行中斷處理函數
// 5.檢查在運行中斷處理函數過程中，是否有新中斷(步驟1中會被設置)
// 5.1 如果有，清除標誌，轉去步驟4
// 6.清除中斷處理函數在運行中標誌，表示所有已經發生的中斷都被處理完畢
// 7.退出
2.1 void handle_edge_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc)
{
const unsigned int cpu = smp_processor_id();
spin_lock(&desc->lock);
desc->status &= ~(IRQ_REPLAY | IRQ_WAITING);
//如果IRQ_INPROGRESS已經置位，表明另一個CPU正在處理該irq的上一次請求，
//這種情況下，隻是簡單地設置IRQ_PENDING標誌，然後mask_ack_irq後退出，
//中斷請求交由原來的CPU繼續處理。
if (unlikely((desc->status & (IRQ_INPROGRESS | IRQ_DISABLED)) ||
!desc->action)) {
desc->status |= (IRQ_PENDING | IRQ_MASKED);
mask_ack_irq(desc, irq);
goto out_unlock;
}
//向芯片確認此irq
desc->chip->ack(irq);
//中斷處理函數運行
desc->status |= IRQ_INPROGRESS;
do {
struct irqaction *action = desc->action;
irqreturn_t action_ret;
//如果沒有中斷處理函數，屏蔽此中斷
if (unlikely(!action)) {
desc->chip->mask(irq);
goto out_unlock;
}
//處理中斷期間，另一次請求可能由另一個cpu響應後掛起，所以在處理完本次請求後還要判斷IRQ_PENDING標誌，
//如果被置位，當前cpu要接著處理被另一個cpu“委托”的請求。內核在這裏設置了一個循環來處理這種情況，
//直到IRQ_PENDING標誌無效為止，而且因為另一個cpu在響應並掛起irq時，會mask irq，
//所以在循環中要再次unmask irq，以便另一個cpu可以再次響應並掛起irq。
if (unlikely((desc->status &
(IRQ_PENDING | IRQ_MASKED | IRQ_DISABLED)) ==
(IRQ_PENDING | IRQ_MASKED))) {
//解除屏蔽，重新允許中斷
desc->chip->unmask(irq);
desc->status &= ~IRQ_MASKED;
}
//處理在運行中斷處理函數過程中發生的中斷
desc->status &= ~IRQ_PENDING;
spin_unlock(&desc->lock);
//調用中斷處理函數
action_ret = handle_IRQ_event(irq, action);
spin_lock(&desc->lock);
} while ((desc->status & (IRQ_PENDING | IRQ_DISABLED)) == IRQ_PENDING);
//中斷全部被處理
desc->status &= ~IRQ_INPROGRESS;
out_unlock:
spin_unlock(&desc->lock);
}
// 函數主要任務:
// 1.向芯片屏蔽並確認此IRQ
// 2.如果同一個中斷正在被處理，則直接退出
// 3.否則，運行設置IRQ_INPROGRESS標誌，執行ISR
// 3.1.取消IRQ_INPROGRESS標誌，解除IRQ屏蔽
// 4.退出
2.2 void handle_level_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc)
{
raw_spin_lock(&desc->lock);
//確認並屏蔽此中斷
mask_ack_irq(desc);
//同一個中斷正在被處理，則直接退出
if (unlikely(desc->status & IRQ_INPROGRESS))
goto out_unlock;
desc->istate &= ~(IRQS_REPLAY | IRQS_WAITING);
//沒有中斷處理函數，或者中斷被禁止，退出
if (unlikely(!desc->action || irqd_irq_disabled(&desc->irq_data)))
goto out_unlock;
desc->status &= ~IRQ_INPROGRESS;
raw_spin_unlock(&desc->lock);
//調用中斷處理函數
handle_irq_event(desc);
raw_spin_lock(&desc->lock);
desc->status &= ~IRQ_INPROGRESS;
//解除屏蔽
cond_unmask_irq(desc);
out_unlock:
raw_spin_unlock(&desc->lock);
}
// 參考：
// https://en.wikipedia.org/wiki/Interrupt
// https://blog.csdn.net/xiaoxiaomuyu2010/article/details/12162599
// https://blog.csdn.net/droidphone/article/details/7489756
// 執行驅動注冊的中斷處理例程
// 函數調用路徑：
// __do_IRQ->handle_IRQ_event
// handle_level_irq->handle_IRQ_event
// handle_edge_irq->handle_IRQ_event
// 函數主要任務：
// 1.遍曆驅動注冊的中斷處理例程
// 2.關中斷
3.1 fastcall int handle_IRQ_event(unsigned int irq, struct pt_regs *regs,
struct irqaction *action)
{
int ret, retval = 0, status = 0;
//遍曆所有已注冊的irqaction
do {
//調用驅動注冊的處理程序
ret = action->handler(irq, action->dev_id, regs);
if (ret == IRQ_HANDLED)
status |= action->flags;
retval |= ret;
action = action->next;
} while (action);
//中斷處理完畢，在中斷返回路徑上先關中斷，iret會恢複eflags(恢複中斷標誌)
local_irq_disable();
return retval;
}
// 關於handle_IRQ_event末尾關中斷的思考：
// do_IRQ->...->handle_IRQ_event，關中斷->ret_from_intr
// do_IRQ->...->handle_IRQ_event，關中斷->do_softirq 保存中斷狀態，關中斷->...->do_softirq 恢複中斷狀態->ret_from_intr
// 在中斷處理過程中防止丟失中斷，因此開中斷，允許中斷嵌套；
// 在中斷處理結束時，關中斷，避免沒必要的中斷嵌套
// 當iret中斷返回時，會自動恢複中斷狀態(eflags)。
// 參考：
// https://www.unixresources.net/linux/clf/linuxK/archive/00/00/58/82/588249.html
// https://blog.csdn.net/normalnotebook/article/details/1649770
最後更新：2017-04-03 14:54:20