Linux驱动之中断编程-猿码集

LINUX驱动之中断编程

中断是指在程序执行中，硬件或者软件发生的事件打断了正常的执行流程，转而执行与该事件相关的程序段。在Linux系统中，中断编程是非常重要的一部分，它负责处理硬件中断信号并采取相应的措施。

1. 中断的基本概念

1.1 中断的定义

中断是指一个突然发生的事件，可以打断程序的正常执行流程，跳转到与该事件相关的程序段去执行。在计算机中，中断分为硬件中断和软中断两种。

硬件中断：由硬件设备触发的中断，例如设备发生故障、输入输出设备完成工作等。

软中断：由软件触发的中断，例如系统调用、软件中的异常事件等。

1.2 中断与异常的区别

中断和异常是两个相关但又有区别的概念。

中断：是由硬件或者软件触发的不正常事件，可以打断程序的正常执行流程。

异常：是由指令执行过程中的错误或者意外情况触发的事件，例如除零错误、访问非法地址等。

2. Linux中的中断处理

2.1 中断处理的基本流程

在Linux中，中断处理的基本流程如下：

硬件设备触发中断

硬件将中断信号发送给处理器

处理器中断当前的执行任务，保存当前运行状态

处理器跳转到与中断事件相关的中断处理程序

中断处理程序执行相应的操作，并恢复先前的执行状态

处理器返回到被中断的任务继续执行

2.2 中断处理程序的编写

在Linux中，中断处理程序也称为中断服务程序（ISR，Interrupt Service Routine），它是与具体中断事件相关的一段程序代码。

中断处理程序的编写步骤：

注册中断处理程序

中断处理程序的初始化工作

中断处理程序的执行操作

中断处理程序的清理工作

注销中断处理程序

2.3 中断处理程序的注册与注销

在Linux中，可以使用request_irq()函数注册中断处理程序：


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

其中，irq是中断号，handler是中断处理的函数，flags是中断的类型标志，name是中断处理程序的名称，dev是与中断相关的设备指针。

而中断处理程序的注销可以使用free_irq()函数：


void free_irq(unsigned int irq, void *dev)

其中，irq是中断号，dev是与中断相关的设备指针。

3. 中断编程的实例

3.1 示例代码


#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/io.h>
#define IRQ_NUM 10
#define IRQ_NAME "my_interrupt"
irqreturn_t my_interrupt_handler(int irq, void *dev)
{
    // 处理中断事件
    // ...
    
    return IRQ_HANDLED;
}
static int __init my_interrupt_init(void)
{
    int result;
    
    // 注册中断处理程序
    result = request_irq(IRQ_NUM, my_interrupt_handler, IRQF_SHARED, IRQ_NAME, NULL);
    if (result != 0) {
        printk(KERN_ERR "Failed to register interrupt handler\n");
        return result;
    }
    
    // 初始化硬件设备
    // ...
    
    return 0;
}
static void __exit my_interrupt_exit(void)
{
    // 注销中断处理程序
    free_irq(IRQ_NUM, NULL);
    
    // 关闭硬件设备
    // ...
}
module_init(my_interrupt_init);
module_exit(my_interrupt_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple example of interrupt programming in Linux");

上述代码是一个简单的中断编程示例，通过使用request_irq()函数注册中断处理程序，并使用free_irq()函数注销中断处理程序。

3.2 示例代码解释

1. 定义中断号：在示例代码中，IRQ_NUM定义了中断号，这里使用的是10号中断。

2. 定义中断处理程序：中断处理程序my_interrupt_handler是一个由用户自定义的函数，根据实际需要实现相应的中断处理操作。

3. 注册中断处理程序：在my_interrupt_init()函数中，使用request_irq()函数注册中断处理程序。这里传递给request_irq()函数的中断号是IRQ_NUM，中断处理程序是my_interrupt_handler。

4. 注销中断处理程序：在my_interrupt_exit()函数中，使用free_irq()函数注销中断处理程序。这里传递给free_irq()函数的中断号也是IRQ_NUM。

4. 总结

通过以上介绍，我们了解了Linux中断编程的基本概念和处理流程。中断编程是Linux驱动开发中非常重要的一部分，它负责处理硬件中断信号并采取相应的措施。在实际的应用中，需要根据具体情况编写相应的中断处理程序，并进行注册和注销操作。

参考文献：

[1] Robert Love. Linux Kernel Development. Addison-Wesley Professional, 2010.

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