linux共享中断

‘壹’ linux中断与定时器

所谓中断是指CPU在执行程序的过程中，出现了某些突发事件急待处理，CPU必须暂停当前程序的执行，转去处理突发事件，处理完毕后又返回原程序被中断的位置继续执行。根据中断的来源，中断可分为内部中断和外部中断，内部中断的中断源来自CPU内部（软件中断指令、溢出、除法错误等，例如，操作系统从用户态切换到内核态需借助CPU内部的软件中断），外部中断的中断源来自CPU外部，由外设提出请求。根据中断是否可以屏蔽，中断可分为可屏蔽中断与不可屏蔽中断（NMI），可屏蔽中断可以通过设置中断控制器寄存器等方法被屏蔽，屏蔽后，该中断不再得到响应，而不可屏蔽中断不能被屏蔽。
根据中断入口跳转方法的不同，中断可分为向量中断和非向量中断。采用向量中断的CPU通常为不同的中断分配不同的中断号，当检测到某中断号的中断到来后，就自动跳转到与该中断号对应的地址执行。不同中断号的中断有不同的入口地址。非向量中断的多个中断共享一个入口地址，进入该入口地址后，再通过软件判断中断标志来识别具体是哪个中断。也就是说，向量中断由硬件提供中断服务程序入口地址，非向量中断由软件提供中断服务程序入口地址。
嵌入式系统以及x86PC中大多包含可编程中断控制器（PIC），许多MCU内部就集成了PIC。如在80386中，PIC是两片i8259A芯片的级联。通过读写PIC的寄存器，程序员可以屏蔽/使能某中断及获得中断状态，前者一般通过中断MASK寄存器完成，后者一般通过中断PEND寄存器完成。定时器在硬件上也依赖中断来实现，典型的嵌入式微处理器内可编程间隔定时器（PIT）的工作原理，它接收一个时钟输入，当时钟脉冲到来时，将目前计数值增1并与预先设置的计数值（计数目标）比较，若相等，证明计数周期满，并产生定时器中断且复位目前计数值。

‘贰’ linux自己写按键驱动但是中断号被内核调用，怎么共享中断

我也不完全理解，但是比你知道的多点。 Linux中，分内核态和用户态。 你写的所有的驱动，都是出于内核态->可以直接使用内核相关资源； 应用层，都是用户态->无法直接操作底层的东西 -> 想要操作，比如获得权限，切换到内核态，然后才能操作。

‘叁’ linux如何描述一条共享的中断线

内核设置了一个叫irqaction的数据结构来共享一条中断线：
typedef struct irqaction{
urq_handler_t handler;

unsigned long flags;

cpumask mask;

const char *names;

void *dev_id;

struct irqaction *next;

int irq;

....
};

‘肆’ Linux设备驱动中多中断源问题

我也是初学者，这里抄一段《Linux设备驱动程序》书上的给你：

Linux的中断宏观分为两种：软中断和硬中断。声明一下，这里的软和硬的意思是指和软件相关以及和硬件相关，而不是软件实现的中断或硬件实现的中断。软中断就是“信号机制”。软中断不是软件中断。Linux通过信号来产生对进程的各种中断操作，我们现在知道的信号共有31个，其具体内容这里略过。
一般来说，软中断是由内核机制的触发事件引起的（例如进程运行超时），但是不可忽视有大量的软中断也是由于和硬件有关的中断引起的，例如当打印机端口产生一个硬件中断时，会通知和硬件相关的硬中断，硬中断就会产生一个软中断并送到操作系统内核里，这样内核就会根据这个软中断唤醒睡眠在打印机任务队列中的处理进程。
硬中断就是通常意义上的“中断处理程序”，它是直接处理由硬件发过来的中断信号的。当硬中断收到它应当处理的中断信号以后，就回去自己驱动的设备上去看看设备的状态寄存器以了解发生了什么事情，并进行相应的操作。
对于软中断，我们不做讨论，那是进程调度里要考虑的事情。由于我们讨论的是设备驱动程序的中断问题，所以焦点集中在硬中断里。我们这里讨论的是硬中断，即和硬件相关的中断。
要中断，是因为外设需要通知操作系统她那里发生了一些事情，但是中断的功能仅仅是一个设备报警灯，当灯亮的时候中断处理程序只知道有事情发生了，但发生了什么事情还要亲自到设备那里去看才行。也就是说，当中断处理程序得知设备发生了一个中断的时候，它并不知道设备发生了什么事情，只有当它访问了设备上的一些状态寄存器以后，才能知道具体发生了什么，要怎么去处理。
设备通过中断线向中断控制器发送高电平告诉操作系统它产生了一个中断，而操作系统会从中断控制器的状态位知道是哪条中断线上产生了中断。PC机上使用的中断控制器是8259，这种控制器每一个可以管理8条中断线，当两个8259级联的时候共可以控制15条中断线。这里的中断线是实实在在的电路，他们通过硬件接口连接到CPU外的设备控制器上。
并不是每个设备都可以向中断线上发中断信号的，只有对某一条确定的中断线勇有了控制权，才可以向这条中断线上发送信号。由于计算机的外部设备越来越多，所以15条中断线已经不够用了，中断线是非常宝贵的资源。要使用中断线，就得进行中断线的申请，就是IRQ(Interrupt Requirement)，我们也常把申请一条中断线成为申请一个IRQ或者是申请一个中断号。
IRQ是非常宝贵的，所以我们建议只有当设备需要中断的时候才申请占用一个IRQ，或者是在申请IRQ时采用共享中断的方式，这样可以让更多的设备使用中断。无论对IRQ的使用方式是独占还是共享，申请IRQ的过程都是一样的，分为3步：
1．将所有的中断线探测一遍，看看哪些中断还没有被占用。从这些还没有被占用的中断中选一个作为该设备的IRQ。
2．通过中断申请函数申请选定的IRQ，这是要指定申请的方式是独占还是共享。
3．根据中断申请函数的返回值决定怎么做：如果成功了万事大吉，如果没成功则或者重新申请或者放弃申请并返回错误。
Linux中的中断处理程序很有特色，它的一个中断处理程序分为两个部分：上半部（top half）和下半部(bottom half)。之所以会有上半部和下半部之分，完全是考虑到中断处理的效率。
上半部的功能是“登记中断”。当一个中断发生时，他就把设备驱动程序中中断例程的下半部挂到该设备的下半部执行队列中去，然后就没事情了--等待新的中断的到来。这样一来，上半部执行的速度就会很快，他就可以接受更多她负责的设备产生的中断了。上半部之所以要快，是因为它是完全屏蔽中断的，如果她不执行完，其它的中断就不能被及时的处理，只能等到这个中断处理程序执行完毕以后。所以，要尽可能多得对设备产生的中断进行服务和处理，中断处理程序就一定要快。
但是，有些中断事件的处理是比较复杂的，所以中断处理程序必须多花一点时间才能够把事情做完。可怎么样化解在短时间内完成复杂处理的矛盾呢，这时候 Linux引入了下半部的概念。下半部和上半部最大的不同是下半部是可中断的，而上半部是不可中断的。下半部几乎做了中断处理程序所有的事情，因为上半部只是将下半部排到了他们所负责的设备的中断处理队列中去，然后就什么都不管了。下半部一般所负责的工作是察看设备以获得产生中断的事件信息，并根据这些信息（一般通过读设备上的寄存器得来）进行相应的处理。如果有些时间下半部不知道怎么去做，他就使用着名的鸵鸟算法来解决问题--说白了就是忽略这个事件。
由于下半部是可中断的，所以在它运行期间，如果其它的设备产生了中断，这个下半部可以暂时的中断掉，等到那个设备的上半部运行完了，再回头来运行它。但是有一点一定要注意，那就是如果一个设备中断处理程序正在运行，无论她是运行上半部还是运行下半部，只要中断处理程序还没有处理完毕，在这期间设备产生的新的中断都将被忽略掉。因为中断处理程序是不可重入的，同一个中断处理程序是不能并行的。
在Linux Kernel 2.0以前，中断分为快中断和慢中断（伪中断我们这里不谈），其中快中断的下半部也是不可中断的，这样可以保证它执行的快一点。但是由于现在硬件水平不断上升，快中断和慢中断的运行速度已经没有什么差别了，所以为了提高中断例程事务处理的效率，从Linux kernel 2.0以后，中断处理程序全部都是慢中断的形式了--他们的下半部是可以被中断的。
但是，在下半部中，你也可以进行中断屏蔽--如果某一段代码不能被中断的话。你可以使用cti、sti或者是save_flag、restore_flag来实现你的想法。
在处理中断的时候，中断控制器会屏蔽掉原先发送中断的那个设备，直到她发送的上一个中断被处理完了为止。因此如果发送中断的那个设备载中断处理期间又发送了一个中断，那么这个中断就被永远的丢失了。
之所以发生这种事情，是因为中断控制器并不能缓冲中断信息，所以当前一个中断没有处理完以前又有新的中断到达，他肯定会丢掉新的中断的。但是这种缺陷可以通过设置主处理器(CPU)上的“置中断标志位”（sti）来解决，因为主处理器具有缓冲中断的功能。如果使用了“置中断标志位”，那么在处理完中断以后使用sti函数就可以使先前被屏蔽的中断得到服务。
有时候需要屏蔽中断，可是为什么要将这个中断屏蔽掉呢？这并不是因为技术上实现不了同一中断例程的并行，而是出于管理上的考虑。之所以在中断处理的过程中要屏蔽同一IRQ来的新中断，是因为中断处理程序是不可重入的，所以不能并行执行同一个中断处理程序。在这里我们举一个例子，从这里子例中可以看出如果一个中断处理程序是可以并行的话，那么很有可能会发生驱动程序锁死的情况。当驱动程序锁死的时候，你的操作系统并不一定会崩溃，但是锁死的驱动程序所支持的那个设备是不能再使用了--设备驱动程序死了，设备也就死了。
A是一段代码，B是操作设备寄存器R1的代码，C是操作设备寄存器R2的代码。其中激发PS1的事件会使A1产生一个中断，然后B1去读R1中已有的数据，然后代码C1向R2中写数据。而激发PS2的事件会使A2产生一个中断，然后B2删除R1中的数据，然后C2读去R2中的数据。
如果PS1先产生，且当他执行到A1和B1之间的时候，如果PS2产生了，这是A2会产生一个中断，将PS2中断掉（挂到任务队列的尾部），然后删除了 R1的内容。当PS2运行到C2时，由于C1还没有向R2中写数据，所以C2将会在这里被挂起，PS2就睡眠在代码C2上，直到有数据可读的时候被信号唤醒。这是由于PS1中的B2原先要读的R1中的数据被PS2中的B2删除了，所以PS1页会睡眠在B1上，直到有数据可读的时候被信号唤醒。这样一来，唤醒PS1和PS2的事件就永远不会发生了，因此PS1和PS2之间就锁死了。
由于设备驱动程序要和设备的寄存器打交道，所以很难写出可以重入的代码来，因为设备寄存器就是全局变量。因此，最简洁的办法就是禁止同一设备的中断处理程序并行，即设备的中断处理程序是不可重入的。
有一点一定要清楚：在2.0版本以后的Linux kernel中，所有的上半部都是不可中断的（上半部的操作是原子性的）；不同设备的下半部可以互相中断，但一个特定的下半部不能被它自己所中断（即同一个下半部不能并）。
由于中断处理程序要求不可重入，所以程序员也不必为编写可重入的代码而头痛了。编写可重入的设备驱动程序是可以的，编写可重入的中断处理程序是非常难得，几乎不可能。
我们都知道，一旦竞争条件出现了，就有可能会发生死锁的情况，严重时可能会将整个系统锁死。所以一定要避免竞争条件的出现。只要注意一点：绝大多数由于中断产生的竞争条件，都是在带有中断的
内核进程被睡眠造成的。所以在实现中断的时候，一定要相信谨慎的让进程睡眠，必要的时候可以使用cli、sti或者save_flag、restore_flag。

‘伍’ Linux如何及时响应外部中断

FPGA每隔100us给运行linux的ARM一个中断，要求在20us内响应中断，并读走2000*16bit的数据。
目前主要的问题是，当系统同时发生多个中断时，会严重影响linux对FPGA中断的响应时间。如何解决？

1、首先想到了ARM的FIQ，它可以打断IRQ中断服务程序，保证对外部FIQ的及时响应。但是发现linux只实现了IRQ，没有显示FIQ。
linux是从devicetree读取中断号，加入中断向量表的。

interrupts = <0x0 0x32 0x0>;中的第一个字段0表示非共享中断，非零表示共享中断，SDK产生的dts统一为0，此时第二字段的值比XPS中的小32；如果第一字段非零，则第二字段比XPS小16.
最后字段表示中断的触发方式。
IRQ_TYPE_EDGE_RISING =0x00000001,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING =0x00000002,
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH =0x00000004,
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW =0x00000008,
很明显，devicetree根本没有提供通知linux有FIQ的渠道。
2、再来看linux的IRQ
linux的中断分为上半部和下半部，上半部运行在IRQ模式，会屏蔽所有中断，下半部运行在SVC模式，会重新打开中断。
也就是说，当一个中断的上半部正在运行时（不能再次响应中断），FPGA的中断是不能被linux响应的；
反过来，当FPGA中断的上半部正在运行时（不能再次响应中断），其他的中断也不能被linux响应；
unsigned long flags;
...
local_irq_save(flags);
....

local_irq_restore(flags);

3.
ARM有七种模式，我们这里只讨论SVC、IRQ和FIQ模式。
我们可以假设ARM核心有两根中断引脚（实际上是看不见的），一根叫 irq pin, 一根叫fiq pin.
在ARM的cpsr中，有一个I位和一个F位，分别用来禁止IRQ和FIQ的。
先不说中断控制器，只说ARM核心。正常情况下，ARM核都只是机械地随着pc的指示去做事情，当CPSR中的I和F位为1的时候，IRQ和FIQ全部处于禁止状态。无论你在irq
pin和fiq pin上面发什么样的中断信号，ARM是不会理你的，你根本不能打断他，因为他耳聋了，眼也瞎了。
在I位和F位为0的时候，当irq
pin上有中断信号过来的时候，就会打断arm的当前工作，并且切换到IRQ模式下，并且跳到相应的异常向量表（vector)位置去执行代码。这个过程是自动的，但是返回到被中断打断的地方就得您亲自动手了。当你跳到异常向量表，处于IRQ的模式的时候，这个时候如果irq
pin上面又来中断信号了，这个时候ARM不会理你的，irq
pin就跟秘书一样，ARM核心就像老板，老板本来在做事，结果来了一个客户，秘书打断它，让客户进去了。而这个时候再来一个客户，要么秘书不断去敲门问，要么客户走人。老板第一个客户没有会见完，是不会理你的。
但是有一种情况例外，当ARM处在IRQ模式，这个时候fiq pin来了一个中断信号，fiq
pin是什么？是快速中断呀，比如是公安局的来查刑事案件，那才不管你老板是不是在会见客户，直接打断，进入到fiq模式下，并且跳到相应的fiq的异常向量表处去执行代码。那如果当ARM处理FIQ模式，fiq
pin又来中断信号，又就是又一批公安来了，那没戏，都是执法人员，你打不断我。那如果这个时候irq
pin来了呢？来了也不理呀，正在办案，还敢来妨碍公务。
所以得出一个结论： IRQ模式只能被FIQ模式打断，FIQ模式下谁也打不断。
在打不断的情况下，irq pin 或 fiq pin随便你怎么发中断信号，都是白发。
所以除了fiq能打断irq以外，根本没有所谓中断嵌套的情况。
Linux不用FIQ,只用到了IRQ。但是我们有时候一个中断需要处理很长时间，那我们就需要占用IRQ模式那么长的时间吗？没有，linux在IRQ模式下只是简单的记录是什么中断，马上就切换回了SVC模式，换句话说，Linux的中断处理都是在SVC模式下处理的。
只不过SVC模式下的ISR上半部关闭了当前中断线，下半部才重新打开

‘陆’ linux系统中的中断指令是什么

什么是中断
Linux 内核需要对连接到计算机上的所有硬件设备进行管理，毫无疑问这是它的份内事。如果要管理这些设备，首先得和它们互相通信才行，一般有两种方案可实现这种功能：
轮询（polling） 让内核定期对设备的状态进行查询，然后做出相应的处理；中断（interrupt） 让硬件在需要的时候向内核发出信号（变内核主动为硬件主动）。
第一种方案会让内核做不少的无用功，因为轮询总会周期性的重复执行，大量地耗用 CPU 时间，因此效率及其低下，所以一般都是采用第二种方案 。
对于中断的理解我们先看一个生活中常见的例子:QQ。第一种情况:你正在工作,然后你的好友突然给你发送了一个窗口抖动,打断你正在进行的工作。第
二种情况:当然你有时候也会每隔 5 分钟就去检查一下 QQ
看有没有好友找你,虽然这很浪费你的时间。在这里,一次窗口抖动就可以被相当于硬件的中断,而你就相当于 CPU,你的工作就是 CPU
这在执行的进程。而定时查询就被相当于 CPU 的轮询。在这里可以看到:同样作为 CPU 和硬件沟通的方式,中断是硬件主动的方式,较轮询(CPU
主动)更有效些,因为我们都不可能一直无聊到每隔几分钟就去查一遍好友列表。
CPU
有大量的工作需要处理,更不会做这些大量无用功。当然这只是一般情况下。好了,这里又有了一个问题,每个硬件设备都中断,那么如何区分不同硬件呢?不同设
备同时中断如何知道哪个中断是来自硬盘、哪个来自网卡呢?这个很容易,不是每个 QQ 号码都不相同吗?同样的,系统上的每个硬件设备都会被分配一个
IRQ 号,通过这个唯一的 IRQ 号就能区别张三和李四了。
从物理学的角度看，中断是一种电信号，由硬件设备产生，并直接送入中断控制器（如
8259A）的输入引脚上，然后再由中断控制器向处理器发送相应的信号。处理器一经检测到该信号，便中断自己当前正在处理的工作，转而去处理中断。此后，
处理器会通知 OS 已经产生中断。这样，OS
就可以对这个中断进行适当的处理。不同的设备对应的中断不同，而每个中断都通过一个唯一的数字标识，这些值通常被称为中断请求线。

‘柒’ Linux下通过哪个命令怎么查看中断

与Linux设备驱动中中断处理相关的首先是申请与释放IRQ的API request_irq()和free_irq()。

C++是一种面向对象的计算机程序设计语言，由美国AT&T贝尔实验室的本贾尼·斯特劳斯特卢普博士在20世纪80年代初期发明并实现，最初它被称作“C with Classes”（包含类的C语言）。

它是一种静态数据类型检查的、支持多重编程范式的通用程序设计语言，支持过程化程序设计、数据抽象、面向对象程序设计、泛型程序设计等多种程序设计风格。

在C基础上，一九八三年又由贝尔实验室的Bjarne Strou-strup推出了C++，C++进一步扩充和完善了C语言，成为一种面向 对象的程序设计语言。

C++目前流行的编译器最新版本是Borland C++ 4.5,Symantec C++ 6.1，和Microsoft Visual C++ 2012。

‘捌’ linux共享中断靠什么区分

linux的每个中断，都有一个action的链表，每个action对应一个处理函数和参数指针。

一个共享的中断，action列表中的内容都会执行。
如果是独享的中断，中断的标志位（软件）会相应置位，无法再次申请该中断。
申请的时候使用IRQF_标志说明中断的类型。IRQF_SHARED表示一个共享的中断。

‘玖’ linux如何保护共享资源

主要有一下几种：中断屏蔽、 原子操作、自旋锁、信号量、环形缓冲区。在本文中对于这些机制的具体的实现函数，以及原理不再做任何的表述。本 一、原子变量 假设我们所需要保护的共享资源只是一个整数值，此时我们可以采用的机制有自旋锁，信号量，和原子变量，当然中断屏蔽也是可以的。但是如果选择最优的机制，我们应该选择原子变量。原因：1.对一个整数值的操作是很简单的,也就是说此对全局变量形成的临界区是很小的.如果我们采用其他的机制,例如锁的机制,信号量等就显得有些浪费.也就是说,你的锁机制的代码量可能比临界区的代码量还要多.2. 对一个缺乏经验的程序员来讲,由于思维缺乏逻辑,使用锁机制会存在很多潜在的风险.例如: 死锁.等问题;而采用原子变量的方法,可以避免锁机制产生的弊端. 二、自旋锁自旋锁机制和信号量机制都可以对资源进行互斥访问，但是从性能上讲，自旋锁的性能优于信号量。但是自旋锁机制本身在不停的自旋（也就是查询锁是否可用），导致此机制有一些缺点：1。假定我们的驱动程序获得了一个自旋锁，在临界区开始了他的工作期间，驱动程序丢掉了处理器。也许他调用了一个函数，这个函数使进程休眠。也许发生了内核的抢占。但是我们的代码拥有这个自旋锁，如果其他的进程想要获得此自旋锁，需要等很长时间，甚至造成死锁。所以我们应用自旋锁时应遵循：任何拥有自旋锁的代码必须是原子的。所以他不能休眠，所以不能调用能够引起休眠的函数。例如：_to_user,_from_user,kmalloc等。也不能因为任何原因放弃处理器，除了中断以外（有时中断也不行，可以采用禁止中断的自旋锁函数操作）。 三、信号量拥有信号量的进程是可以休眠的。这也正是他对于自旋锁的优势。 其他的暂不论述。

‘拾’ Linux系统怎么使用技巧处理共享中断

linux的每个中断，都有一个action的链表，每个action对应一个处理函数和参数指针。

一个共享的中断，action列表中的内容都会执行。
如果是独享的中断，中断的标志位（）会相应置位，无法再次申请该中断。
申请的时候使用IRQF_标志说明中断的类型。IRQF_SHARED表示一个共享的中断。