linux-2.6.26內核中ARM中斷實現詳解

看了一些網絡上關于linux中斷實現的文章，感覺有一些寫的非常好，在這里首先感謝他們的無私付出，然后也想再補充自己對一些問題的理解。先從函數注冊引出問題吧。

一、中斷注冊方法

在linux內核中用于申請中斷的函數是requeST_IRq()，函數原型在Kernel/irq/manage.c中定義：

int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler,

unsigned lONg irqflags, const char *devname, void *dev_id)

irq是要申請的硬件中斷號。

handler是向系統注冊的中斷處理函數，是一個回調函數，中斷發生時，系統調用這個函數，dev_id參數將被傳遞給它。

irqflags是中斷處理的屬性，若設置了IRQF_DISABLED (老版本中的SA_INteRRUPT，本版zhon已經不支持了)，則表示中斷處理程序是快速處理程序，快速處理程序被調用時屏蔽所有中斷，慢速處理程序不屏蔽;若設置了IRQF_SHARED (老版本中的SA_SHIRQ)，則表示多個設備共享中斷，若設置了IRQF_SAMPLE_RANDOM(老版本中的SA_SAMPLE_RANDOM)，表示對系統熵有貢獻，對系統獲取隨機數有好處。(這幾個flag是可以通過或的方式同時使用的)

dev_id在中斷共享時會用到，一般設置為這個設備的設備結構體或者NULL。

devname設置中斷名稱，在cat /proc/interrupts中可以看到此名稱。

request_irq()返回0表示成功，返回-INVAL表示中斷號無效或處理函數指針為NULL，返回-EBUSY表示中斷已經被占用且不能共享。

關于中斷注冊的例子，大家可在內核中搜索下request_irq。

在編寫驅動的過程中，比較容易產生疑惑的地方是：

1、中斷向量表在什么位置?是如何建立的?

2、從中斷開始，系統是怎樣執行到我自己注冊的函數的?

3、中斷號是如何確定的?對于硬件上有子中斷的中斷號如何確定?

4、中斷共享是怎么回事，dev_id的作用是?

本文以2.6.26內核和S3C2410處理器為例，為大家講解這幾個問題。

二、異常向量表的建立

在ARM V4及V4T以后的大部分處理器中，中斷向量表的位置可以有兩個位置：一個是0，另一個是0xffff0000。可以通過CP15協處理器c1寄存器中V位(bit[13])控制。V和中斷向量表的對應關系如下：

V=0 ～ 0x00000000~0x0000001C

V=1 ～ 0xffff0000~0xffff001C

arch/arm/mm/proc-arm920.S中

.section ".text.init", #alloc, #execinstr

__arm920_setup:

…… orr r0, r0, #0x2100 @ ..1. ...1 ..11 ...1

//bit13=1 中斷向量表基址為0xFFFF0000。R0的值將被付給CP15的C1.

在linux中，向量表建立的函數為：

init/main.c->start_kernel()->trap_init()

void __init trap_init(void)

{

unsigned long vectors = CONFIG_VECTORS_BASE;

……

memcpy((void *)vectors, __vectors_start, __vectors_end - __vectors_start);

memcpy((void *)vectors + 0x200, __stubs_start, __stubs_end - __stubs_start);

....

}

在2.6.26內核中CONFIG_VECTORS_BASE最初是在各個平臺的配置文件中設定的，如：

arch/arm/configs/s3c2410_defconfig中

CONFIG_VECTORS_BASE=0xffff0000

__vectors_end 至 __vectors_start之間為異常向量表。

位于arch/arm/kernel/entry-armv.S

.globl __vectors_start

__vectors_start:

swi SYS_ERROR0:

b vector_und + stubs_offset //復位異常:

ldr pc, .LCvswi + stubs_offset //未定義指令異常:

b vector_pa^ + stubs_offset //軟件中斷異常:

b vector_da^ + stubs_offset //數據異常:

b vector_addrexcptn + stubs_offset //保留:

b vector_irq + stubs_offset //普通中斷異常:

b vector_fiq + stubs_offset //快速中斷異常:

.globl __vectors_end:

__vectors_end:

__stubs_end 至 __stubs_start之間是異常處理的位置。也位于文件arch/arm/kernel/entry-armv.S中。vector_und、vector_pa^、vector_irq、vector_fiq都在它們中間。

stubs_offset值如下：

.equ stubs_offset, __vectors_start + 0x200 - __stubs_start

stubs_offset是如何確定的呢?(引用網絡上的一段比較詳細的解釋)

當匯編器看到B指令后會把要跳轉的標簽轉化為相對于當前PC的偏移量(±32M)寫入指令碼。從上面的代碼可以看到中斷向量表和stubs都發生了代碼搬移，所以如果中斷向量表中仍然寫成b vector_irq，那么實際執行的時候就無法跳轉到搬移后的vector_irq處，因為指令碼里寫的是原來的偏移量，所以需要把指令碼中的偏移量寫成搬移后的。我們把搬移前的中斷向量表中的irq入口地址記irq_PC,它在中斷向量表的偏移量就是irq_PC-vectors_start, vector_irq在stubs中的偏移量是vector_irq-stubs_start，這兩個偏移量在搬移前后是不變的。搬移后 vectors_start在0xffff0000處，而stubs_start在0xffff0200處，所以搬移后的vector_irq相對于中斷 向量中的中斷入口地址的偏移量就是，200+vector_irq在stubs中的偏移量再減去中斷入口在向量表中的偏移量，即200+ vector_irq-stubs_start-irq_PC+vectors_start = (vector_irq-irq_PC) + vectors_start+200-stubs_start,對于括號內的值實際上就是中斷向量表中寫的vector_irq，減去irq_PC是由匯編器完成的，而后面的 vectors_start+200-stubs_start就應該是stubs_offset，實際上在entry-armv.S中也是這樣定義的。