一、中断号

中断号是计算机用来区分不同硬件信号的唯一编号。当键盘输入、定时器到期或硬盘完成任务等事件发生时，硬件会通过中断号通知 CPU，让 CPU 暂停当前工作，转去处理这些紧急事件。

在 Linux 系统中，中断号通常用整数（int 类型）表示。这个整数能覆盖从简单设备到复杂系统的中断需求。比如早期计算机最多支持 15 个中断，而现代系统可支持 256 个甚至更多，用整数存储完全足够。

当硬件触发中断时，Linux 内核会根据中断号找到对应的处理程序。系统预先将每个中断号与处理代码绑定，形成类似"电话簿"的中断表（IDT）。这样 CPU 就能快速定位到正确的处理流程，确保不同设备的中断不会混淆。

总结

中断号就像硬件事件的"身份编号"，是连接硬件信号与软件处理的关键纽带。Linux 用整数类型管理中断号，既简单直接又能满足各种需求，保证系统稳定运行。

二、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 函数会激活（使能）中断，所以不需要我们手动去使能中断。函数原型如下：

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

1、参数解析

irq（中断号）

irq 是用于标识特定中断的编号，它对应于硬件中断控制器中的某一条中断线。每个中断号都唯一地映射到某个硬件设备或事件上。通过指定 irq，系统能够准确定位并响应特定的硬件中断请求。

handler（中断处理函数）

当中断发生时，内核会调用由 handler 指定的中断处理函数。这个函数是驱动程序的核心逻辑所在，负责对中断事件进行快速响应和处理。设计良好的中断处理函数应尽可能简洁高效，以减少对系统性能的影响。

flags（中断标志）

flags 是一组控制中断行为的标志位，定义了中断的触发条件、共享模式以及其他特性。这些标志可以在内核头文件 include/linux/interrupt.h 中找到完整的定义。通过选择合适的标志，开发者可以精确控制中断的行为，从而满足不同场景的需求。

name（中断名称）

name 是为中断赋予的一个可读性较高的字符串标识符。设置后，该名称会出现在 /proc/interrupts 文件中，便于调试和监控。

dev（设备标识）

当 flags 设置为 IRQF_SHARED 时，多个设备可以共享同一条中断线。此时，dev 参数成为区分这些设备的关键标识。通常，dev 被设置为指向设备结构体的指针，并在中断处理函数中作为第二个参数传递，以便识别具体的设备来源。

2、返回值

request_irq 函数的返回值用于指示中断申请的结果：

• 0 表示中断申请成功；
• 负值 表示失败，其中 -EBUSY 特别指出目标中断已被其他设备占用。

3、常用中断标志详解

标志	描述
IRQF_SHARED	多个设备共享同一中断线时使用
IRQF_ONESHOT	中断处理后不再自动重新启用
IRQF_TRIGGER_NONE	不指定任何触发条件
IRQF_TRIGGER_RISING	上升沿触发
IRQF_TRIGGER_FALLING	下降沿触发
IRQF_TRIGGER_HIGH	高电平触发
IRQF_TRIGGER_LOW	低电平触发

三、free_irq 函数

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：

void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id);

函数参数与返回值的含义：

• irq：此参数代表需要释放的中断资源。
• dev_id：当中断被配置为共享模式（IRQF_SHARED）时，此参数扮演了至关重要的角色。它作为一种标识符，用于区分共享同一中断线的不同设备或处理函数。值得注意的是，只有在释放最后一个与该中断相关的处理函数时，中断才会被真正禁用。
• 返回值：该函数不返回任何值。

四、中断处理函数（上半部驱动）

在使用 request_irq 函数申请中断时，需要为中断处理程序指定一个回调函数。该回调函数的原型如下所示：

irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *);

其中，第一个参数是触发中断的中断号；第二个参数是一个通用指针（void *），通常与 request_irq 函数中的 dev_id 参数保持一致。

中断处理函数的返回值类型为 irqreturn_t，它是一个枚举类型，定义如下：

enum irqreturn {
    IRQ_NONE        = (0 << 0),  // 中断未被处理
    IRQ_HANDLED     = (1 << 0),  // 中断已成功处理
    IRQ_WAKE_THREAD = (1 << 1),  // 唤醒线程化中断处理
};

typedef enum irqreturn irqreturn_t;

三种返回值

1. IRQ_NONE：表示当前中断并未被处理。这种情况通常发生在共享中断线的场景中。
2. IRQ_HANDLED：表示中断已被成功处理。这是大多数中断处理函数的标准返回值。
3. IRQ_WAKE_THREAD：用于指示内核唤醒线程化的中断处理程序。这种机制常用于需要复杂处理逻辑的场景。

在实际编程中，中断处理函数的返回值通常采用以下形式：

return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);

五、中断使能与禁止函数

1、基础控制函数

void enable_irq(unsigned int irq);
void disable_irq(unsigned int irq);

这两个函数分别用于使能和禁止指定的中断源。disable_irq 函数在执行时会等待当前正在处理的中断服务程序完成后再返回。

2、不等待版本

void disable_irq_nosync(unsigned int irq);

与 disable_irq 不同，disable_irq_nosync 在调用后会立即返回，而无需等待当前中断处理程序的执行完成。

3、全局中断控制

local_irq_enable();
local_irq_disable();

local_irq_enable 用于重新开启当前处理器的全局中断，而 local_irq_disable 则用于关闭全局中断。

注意

直接调用 local_irq_disable/local_irq_enable 在多任务环境中可能引发问题。例如：任务 A 关闭中断后，任务 B 重新打开中断会导致任务 A 失去保护。推荐使用下面的"保存/恢复"版本。

4、保存与恢复中断状态

local_irq_save(flags);
local_irq_restore(flags);

local_irq_save 不仅会关闭全局中断，还会将当前的中断状态保存到 flags 中。local_irq_restore 则负责根据 flags 的值将中断状态还原到调用 local_irq_save 时的状态。这种机制确保了每个任务在操作全局中断时都能够"和平共处"。