?Linux 中，當外設觸發中斷后，大體處理流程如下：
a -- 具體CPU architecture相關的模塊會進行現場保護，然后調用machine driver對應的中斷處理handler；
b -- machine driver對應的中斷處理handler中會根據硬件的信息獲取HW interrupt ID，并且通過irq domain模塊翻譯成IRQ number；
c -- ?調用該IRQ number 對應的high level irq event handler，在這個high level的handler中，會通過和interupt controller交互，進行中斷處理的flow control（處理中斷的嵌套、搶占等），當然最終會遍歷該中斷描述符的IRQ action list，調用外設的specific handler來處理該中斷；
d -- 具體CPU architecture相關的模塊會進行現場恢復；
? ? ?
? ? ? ? 總結下來，整個過程可以分為三部分：1、硬件處理部分；2、匯編處理部分；3、C 處理部分；
? ? ? ?下面我們來追蹤一下代碼，了解當中斷發生時，Linux 是如何處理的，前面的一些中斷初始化部分就不再這里詳述了，下面開始具體分析：
一、硬件處理部分
? ? ? ??當一切準備好之后，一旦打開處理器的全局中斷就可以處理來自外設的各種中斷事件了。
? ? ? ? 當外設（SOC內部或者外部都可以）檢測到了中斷事件，就會通過interrupt requestion line上的電平或者邊沿（上升沿或者下降沿或者both）通知到該外設連接到的那個中斷控制器，而中斷控制器就會在多個處理器中選擇一個，并把該中斷通過IRQ（或者FIQ，本文不討論FIQ的情況）分發給該processor。
? ? ? ? ARM處理器感知到了中斷事件后，會進行下面一系列的動作（硬件處理部分）：
1、切換處理器模式
? ? ? ?修改 CPSR 寄存器中的 M[4:0]，切換處理器模式位?IRQ Mode（這里M[4:0] 所添值為 10010）；
2、保護現場
? ? ??保存發生中斷時，CPSR值與PC值（為恢復現場做準備）；這里要注意，此時中斷可能發生在 usr mode (用戶空間)，也可能發生在 SVC mode(內核空間)；
3、mask IRQ exception
? ? ??關閉IRQ中斷，也就是設定CPSR.I = 1；
4、設定PC值為IRQ exception vector
? ? ? ?實現向異常向量表的跳轉，ARM處理器會跳轉到IRQ的exception?vector地址，到這硬件所做的工作就結束了，下面就是軟件行為了。
? ? ???軟件處理部分流程如下：
? ? ? ?可以看到 Vetor_irq 是匯編部分入口點，而Asm_do_irq 是C 部分入口點，下面分析Vetor_irq 向 Asm_do_irq 跳轉過程
二、匯編部分
? ? ? ? 前面硬件部分結束后，跳轉到相應的異常中斷處理程序處執行，對于ARMv7向量表普遍是0xFFFF0018 ，而對于低向量PC=0x00000018 ??
? ? ? ? 假設在用戶空間時，產生了外部硬件中斷，這個時候的會跳轉到異常向量表，向量表（vector table）的代碼如下
【arch/arm/kernel/entry-armv.S】
[cpp]?view plaincopy
__vectors_start:---------------〉在中斷向量表被拷貝后，該地址就是0xffff0000.???? ?ARM(?swi?SYS_ERROR0?)???? ?THUMB(?svc?#0?)???? ?THUMB(?nop?)???? W(b)?vector_und?+?stubs_offset???? W(ldr)?pc,?.LCvswi?+?stubs_offset???? W(b)?vector_pabt?+?stubs_offset???? W(b)?vector_dabt?+?stubs_offset???? W(b)?vector_addrexcptn?+?stubs_offset???? W(b)vector_irq?+?stubs_offset----------〉當外部中斷產生時，pc直接指向這個地址。???? W(b)?vector_fiq?+?stubs_offset???? .globl?__vectors_end????
1、IRQ mode中的處理 （vector table --- > vector_irq ）
? ? ? IRQ mode的處理都在vector_irq中，vector_stub是一個宏，定義如下：
[cpp]?view plaincopy
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? ????.macro??vector_stub,?name,?mode,?correction=0???? ????.align??5???? ???? vector_\name:???? ????.if?\correction???? ????sub?lr,?lr,?#\correction???? ????.endif?????? ???? ????@???? ????@?Save?r0,?lr_<exception>?(parent?PC)?and?spsr_<exception>???? ????@?(parent?CPSR)???? ????@???? ????stmia???sp,?{r0,?lr}????????@?save?r0,?lr?? ????mrs?lr,?spsr???? ????str?lr,?[sp,?#8]????????@?save?spsr???? ???? ????@???? ????@?Prepare?for?SVC32?mode.??IRQs?remain?disabled.?? ????@???? ????mrs?r0,?cpsr???????? ????eor?r0,?r0,?#(\mode?^?SVC_MODE?|?PSR_ISETSTATE)???? ????msr?spsr_cxsf,?r0???? ???? ????@???? ????@?the?branch?table?must?immediately?follow?this?code???? ????@???? ????and?lr,?lr,?#0x0f????????????? ?THUMB(?adr?r0,?1f??????????)???? ?THUMB(?ldr?lr,?[r0,?lr,?lsl?#2]????)???? ????mov?r0,?sp???? ?ARM(???ldr?lr,?[pc,?lr,?lsl?#2]????)???? ????movs????pc,?lr??????????@?branch?to?handler?in?SVC?mode，同時將中斷模式下的spsr_irq（irq私有的）賦值給cpsr（該寄存器所有模式共享）???? ENDPROC(vector_\name)??
從這可以看出 vector_stub 的使用方法：
? ? ???vector_stub, name, mode, correction=0
上面這段究竟做了些什么呢？
（1）我們期望在棧上保存發生中斷時候的硬件現場（HW context），這里就包括ARM的core register。上一章我們已經了解到，當發生IRQ中斷的時候，lr中保存了發生中斷的PC＋4，如果減去4的話，得到的就是發生中斷那一點的PC值。
（2）當前是IRQ mode，SP_irq在初始化的時候已經設定（12個字節）。在irq mode的stack上，依次保存了發生中斷那一點的r0值、PC值以及CPSR值（具體操作是通過spsr進行的，其實硬件已經幫我們保存了CPSR到SPSR中了）。為何要保存r0值？因為隨后的代碼要使用r0寄存器，因此我們要把r0放到棧上，只有這樣才能完完全全恢復硬件現場。
（3）可憐的IRQ mode稍縱即逝，這段代碼就是準備將ARM推送到SVC mode。如何準備？其實就是修改SPSR的值，SPSR不是CPSR，不會引起processor mode的切換（畢竟這一步只是準備而已）。
（4）很多異常處理的代碼返回的時候都是使用了stack相關的操作，這里沒有。“movs pc, lr ”指令除了字面上意思（把lr的值付給pc），還有一個
隱含的操作（movs中‘s’的含義）：把SPSR copy到CPSR，從而實現了模式的切換。
這里有個問題：中斷為什么必須進入svc模式？
一個最重要原因是：如果一個中斷模式（例如從usr進入irq模式，在irq模式中）中重新允許了中斷，并且在這個中斷例程中使用了BL指令調用子程序，BL指令會自動將子程序返回地址保存到當前模式的sp（即r14_irq）中，這個地址隨后會被在當前模式下產生的中斷所破壞，因為產生中斷時CPU會將當前模式的PC保存到r14_irq，這樣就把剛剛保存的子程序返回地址沖掉。為了避免這種情況，中斷例程應該切換到SVC或者系統模式，這樣的話，BL指令可以使用r14_svc來保存子程序的返回地址。
2、vector table --- > vector_irq ?---> vector _stub
對于IRQ Mode 則?vector_stub, irq, IRQ_MODE, 4? ?
[cpp]?view plaincopy
__stubs_start:???? ? ? ???? vector_stub?irq,?IRQ_MODE,?4???? ???? ???? .long?__irq_usr@??0??(USR_26?/?USR_32)???? .long?__irq_invalid@??1??(FIQ_26?/?FIQ_32)???? .long?__irq_invalid@??2??(IRQ_26?/?IRQ_32)???? .long?__irq_svc@??3??(SVC_26?/?SVC_32)???? .long?__irq_invalid@??4???? .long?__irq_invalid@??5???? .long?__irq_invalid@??6???? .long?__irq_invalid@??7???? .long?__irq_invalid@??8???? .long?__irq_invalid@??9???? .long?__irq_invalid@??a???? .long?__irq_invalid@??b???? .long?__irq_invalid@??c???? .long?__irq_invalid@??d???? .long?__irq_invalid@??e???? .long?__irq_invalid@??f????
這里根據被中斷時，處理器模式的不同，分別跳轉到__irq_usr和__irq_svc兩個分支。
3、vector table --- > vector_irq ?---> vector _stub --->?__irq_usr
在這里我們以__irq_usr為例來說明：
[cpp]?view plaincopy
__irq_usr:???? ????usr_entry????????? ????kuser_cmpxchg_check???? ????irq_handler???? ????get_thread_info?tsk?? ????mov?why,?#0???? ????b???ret_to_user_from_irq?? ?UNWIND(.fnend??????)???? ENDPROC(__irq_usr)??
4、vector table --- > vector_irq ?---> vector _stub --->?__irq_usr ---> usr_entry
usr_entry展開如下：
[cpp]?view plaincopy
.macro??usr_entry???? UNWIND(.fnstart?)???? UNWIND(.cantunwind??)???@?don't?unwind?the?user?space???? sub?sp,?sp,?#S_FRAME_SIZE????? ARM(????stmib???sp,?{r1?-?r12}??)???????? THUMB(??stmia???sp,?{r0?-?r12}??)???? ???? ldmia???r0,?{r3?-?r5}???????????? add?r0,?sp,?#S_PC???????@?here?for?interlock?avoidance?#S_PC=60???? mov?r6,?#-1?????????@??""??""?????""????????""???? ???? str?r3,?[sp]????????@?save?the?"real"?r0?copied???? ????????????????@?from?the?exception?stack???? ???? @???? @?We?are?now?ready?to?fill?in?the?remaining?blanks?on?the?stack:???? @???? @??r4?-?lr_<exception>,?already?fixed?up?for?correct?return/restart???? @??r5?-?spsr_<exception>???? @??r6?-?orig_r0?(see?pt_regs?definition?in?ptrace.h)???? @???? @?Also,?separately?save?sp_usr?and?lr_usr???? @???? stmia???r0,?{r4?-?r6}???? ARM(????stmdb???r0,?{sp,?lr}^???????????)?? THUMB(??store_user_sp_lr?r0,?r1,?S_SP?-?S_PC????)???? ???? @???? @?Enable?the?alignment?trap?while?in?kernel?mode???? @???? alignment_trap?r0???? ???? @???? @?Clear?FP?to?mark?the?first?stack?frame???? @???? zero_fp???? ???? ifdef?CONFIG_IRQSOFF_TRACER???? bl??trace_hardirqs_off???? endif???? .endm????
? ? ? 代碼執行到這里的時候，ARM處理已經切換到了【SVC mode】。一旦進入SVC mode，ARM處理器看到的寄存器已經發生變化，這里的sp已經變成了sp_svc了。因此，后續的壓棧操作都是壓入了發生中斷那一刻的進程的（或者內核線程）內核棧（svc mode棧）。
? ? ?此時的管理模式的內核棧分布如下：
? ? ? ?需要說明的是：上圖中的lr_irq即為用戶模式下被中斷指令的下一條指令，spsr_irq即為用戶模式下被中斷時的cpsr寄存器。
5、vector table --- > vector_irq ?---> vector _stub --->?__irq_usr ---> （usr_entry ?--->?irq_handler )
? ? ? ?usr_entry 結束后，會執行 irq_handler
irq_handler的實現過程?arch\arm\kernel\entry-armv.S
[cpp]?view plaincopy
.macro?irq_handler?? ??????????????get_irqnr_preamble?r5,?lr?? ??????????????@在include/asm/arch-s3c2410/entry-macro.s中定義了宏get_irqnr_preamble為空操作，什么都不做?? ??????????????1:?get_irqnr_and_base?r0,?r6,?r5,?lr?@判斷中斷號，通過R0返回，3.5節有實現過程??? ??????????????movne?r1,?sp?? ??????????????@?? ??????????????@?routine?called?with?r0?=?irq?number,?r1?=?struct?pt_regs?*?? ??????????????@?? ??????????????adrne?lr,?1b?? ??????????????bne?asm_do_IRQ?@進入中斷處理。??? ???????……??? ??????????????.endm??
可以看到?bne asm_do_IRQ @進入中斷處理 ?淚奔~~o(>_<)o ~~ 終于到了asm_do_IRQ
可以看到整個跳轉過程：
vector table --- >?vector_irq??--->vector_stub, irq, IRQ_MODE, 4?--->?__irq_usr?---> usr_entry ?--->?irq_handler?--->asm_do_IRQ?
三、C語言處理部分
1、?asm_do_IRQ
? ? ? ??asm_do_IRQ實現過程，arch/arm/kernel/irq.c?
[cpp]?view plaincopy
?*?asm_do_IRQ?is?the?interface?to?be?used?from?assembly?code.?? ?*/?? asmlinkage?void?__exception_irq_entry?? asm_do_IRQ(unsigned?int?irq,?struct?pt_regs?*regs)?? {?? ????handle_IRQ(irq,?regs);?? }??
[cpp]?view plaincopy
<span?style="font-family:?Arial,?Helvetica,?sans-serif;">其中關鍵一步handle_IRQ(irq,?regs)</span>??
2、handle_IRQ(irq, regs)
[cpp]?view plaincopy
? ? ? ? ? ?? void?handle_IRQ(unsigned?int?irq,?struct?pt_regs?*regs)?? {?? ????struct?pt_regs?*old_regs?=?set_irq_regs(regs);?? ?? ????irq_enter();?? ?? ????? ? ? ?? ????if?(unlikely(irq?>=?nr_irqs))?{?? ????????if?(printk_ratelimit())?? ????????????printk(KERN_WARNING?"Bad?IRQ%u\n",?irq);?? ????????ack_bad_irq(irq);?? ????}?else?{?? ????????generic_handle_irq(irq);?? ????}?? ?? ????irq_exit();?? ????set_irq_regs(old_regs);?? }??
主要調用generic_handle_irq(irq)
3、generic_handle_irq(irq)
[cpp]?view plaincopy
include/linux/irq.h?? static?inline?void?generic_handle_irq_desc(unsigned?int?irq,?struct?irq_desc?*desc)?? {?? #ifdef?CONFIG_GENERIC_HARDIRQS_NO__DO_IRQ?? ????????desc->handle_irq(irq,?desc);?? #else?? ????????if?(likely(desc->handle_irq))?? ???????????????desc->handle_irq(irq,?desc);?? ????????else?? ???????????????__do_IRQ(irq);?? #endif?? }?? ?? static?inline?void?generic_handle_irq(unsigned?int?irq)?? {?? ????????generic_handle_irq_desc(irq,?irq_to_desc(irq));?? }??
generic_handle_irq調用前面定義的generic_handle_irq_desc
4、generic_handle_irq_des
[cpp]?view plaincopy
static?inline?void?generic_handle_irq_desc(unsigned?int?irq,?struct?irq_desc?*desc)?? ?? desc->handle_irq(irq,?desc);??
而 generic_handle_irq_desc也沒做什么，調用desc——>handle_irq</strong>，這個函數就是irq_desc中的成員
5、irq_desc結構體 ??? ?
? ? ? ?Linux內核將所有中斷統一編號,使用irq_desc結構來描述中斷:每個數組項對應一個中斷(也可能是一組中斷,它們使用共同的中斷號),里面記錄了中斷的名稱,中斷狀態,中斷標記,并提供硬件訪問函數(清除,屏蔽,使能中斷),提供了這個中斷的處理函數的入口,通過它可以調用用戶注冊的中斷處理函數
[cpp]?view plaincopy
include/linux/irq.h?? {?? ????.........?? ?? ????irq_flow_handler_t?handle_irq;????? ????struct?irq_chip?*chip;????????? ?????? ????..........?? ?? ????struct?irqaction?*action;??? ????unsigned?int?status;??? ?? ????...........?? ?? ????const?char?*name;??????? }?____cacheline_internodealigned_in_smp;??
? ? Handle_irq是這個或者這組中斷的處理函數入口
? ? 這里調用desc->handle_irq分為倆種情況，一是單獨的中斷號的，一是共享中斷號的，倆者的區別在于后者需要先判斷是共享中斷的中的哪一個然后再真正的去調用handle_irq，所以我這里分析一下單獨中斷號的處理流程，共享中斷也是一樣可以分析。
? ? ? ? 我們分析一個具體的，以外部中斷為例
[cpp]?view plaincopy
for?(irqno?=?IRQ_EINT0;?irqno?<=?IRQ_EINT3;?irqno++)?{?? ???????????????irqdbf("registering?irq?%d?(ext?int)\n",?irqno);?? ???????????????set_irq_chip(irqno,?&s3c_irq_eint0t4);?? ???????????????set_irq_handler(irqno,?handle_edge_irq);?? ???????????????set_irq_flags(irqno,?IRQF_VALID);?? ????????}??
? ? ? ?上面代碼我們看到，set_irq_handler的值是handler_edge_irq ，這里是處理邊沿觸發的中斷函數，當然還有電平觸發方式的中斷（handler_level_irq），繼續看代碼
[cpp]?view plaincopy
kernel/irq/chip.c?? void?? handle_edge_irq(unsigned?int?irq,?struct?irq_desc?*desc)?? {?? ????????spin_lock(&desc->lock);?????????上鎖?? ??? ????????desc->status?&=?~(IRQ_REPLAY?|?IRQ_WAITING);??? ??? ????????? ? ? ? ?? ????????if?(unlikely((desc->status?&?(IRQ_INPROGRESS?|?IRQ_DISABLED))?||???判斷?? ???????????????????!desc->action))?{?? ???????????????desc->status?|=?(IRQ_PENDING?|?IRQ_MASKED);?? ???????????????mask_ack_irq(desc,?irq);???屏蔽并清除中斷?? ???????????????goto?out_unlock;?? ????????}?? ????????kstat_incr_irqs_this_cpu(irq,?desc);?中斷統計計數?? ??? ?????????? ????????if?(desc->chip->ack)??????應答中斷?? ???????????????desc->chip->ack(irq);?? ??? ?????????? ????????desc->status?|=?IRQ_INPROGRESS;???標記中斷狀態?? ??? ????????do?{?? ???????????????struct?irqaction?*action?=?desc->action;?? ???????????????irqreturn_t?action_ret;?? ??? ???????????????if?(unlikely(!action))?{?? ???????????????????????desc->chip->mask(irq);?? ???????????????????????goto?out_unlock;?? ???????????????}?? ??? ???????????????? ? ? ? ?? ???????????????if?(unlikely((desc->status?&?? ??????????????????????????????(IRQ_PENDING?|?IRQ_MASKED?|?IRQ_DISABLED))?==?? ?????????????????????????????(IRQ_PENDING?|?IRQ_MASKED)))?{?? ???????????????????????desc->chip->unmask(irq);?? ???????????????????????desc->status?&=?~IRQ_MASKED;?? ???????????????}?? ??? ???????????????desc->status?&=?~IRQ_PENDING;?? ???????????????spin_unlock(&desc->lock);?? ???????????????action_ret?=?handle_IRQ_event(irq,?action);??處理中斷，最重要的函數，注意參數，action這個參數將聯系到我們的用戶中斷處理函數?? ???????????????if?(!noirqdebug)?? ???????????????????????note_interrupt(irq,?desc,?action_ret);?? ???????????????spin_lock(&desc->lock);?? ??? ????????}?while?((desc->status?&?(IRQ_PENDING?|?IRQ_DISABLED))?==?IRQ_PENDING);?? ??? ????????desc->status?&=?~IRQ_INPROGRESS;?? out_unlock:?? ????????spin_unlock(&desc->lock);?? }??
進行追蹤handle_IRQ_event()
[cpp]?view plaincopy
kernel/irq/handle.c?? ???????????????trace_irq_handler_entry(irq,?action);?? ???????????????ret?=?action->handler(irq,?action->dev_id);?? ???????????????trace_irq_handler_exit(irq,?action,?ret);??
? ? ? ?調用action中的handler，我們注冊中斷的時候注意任務就是構造一個irqaction結構并添加到irq_desc中的irqaction鏈表中的指針action下面。現在處理中斷中我們就看到了調用了我們自己的中斷處理函數來處理中斷了。至此中斷處理流程就結束了
總結軟件部分：
asm_do_IRQ --> handle_IRQ(irq, regs)--> generic_handle_irq(irq) --> generic_handle_irq_desc --> (desc—>handle_irq ) -->handle_level_irq --> handle_irq_event--->?action->handler(irq, action->dev_id)
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Exynos4412 中断处理流程详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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