能弄清楚下面這個圖，對linux中斷系統(tǒng)的掌握也基本到位了。

最核心的結(jié)構(gòu)體是irq_desc，之前為了易于理解，我們說在Linux內(nèi)核中有一個中斷數(shù)組，對于每一個硬件中斷，都有一個數(shù)組項，這個數(shù)組就是irq_desc數(shù)組。

注意：

如果內(nèi)核配置了CONFIG_SPARSE_IRQ，那么它就會用基數(shù)樹(radix tree)來代替irq_desc數(shù)組。SPARSE的意思是“稀疏”，假設(shè)大小為1000的數(shù)組中只用到2個數(shù)組項，那不是浪費嘛？所以在中斷比較“稀疏”的情況下可以用基數(shù)樹來代替數(shù)組。

1.irq_desc數(shù)組

irq_desc結(jié)構(gòu)體在include/linux/irqdesc.h中定義，主要內(nèi)容如下圖：

每一個irq_desc數(shù)組項中都有一個函數(shù)：handle_irq，還有一個action鏈表。要理解它們，需要先看中斷結(jié)構(gòu)圖：

外部設(shè)備1、外部設(shè)備n共享一個GPIO中斷B，多個GPIO中斷匯聚到GIC(通用中斷控制器)的A號中斷，GIC再去中斷CPU。那么軟件處理時就是反過來，先讀取GIC獲得中斷號A，再細分出GPIO中斷B，最后判斷是哪一個外部芯片發(fā)生了中斷。

所以，中斷的處理函數(shù)來源有三：

① GIC的處理函數(shù)：

假設(shè)irq_desc[A].handle_irq是XXX_gpio_irq_handler(XXX指廠家)，這個函數(shù)需要讀取芯片的GPIO控制器，細分發(fā)生的是哪一個GPIO中斷(假設(shè)是B)，再去調(diào)用irq_desc[B]. handle_irq。

注意：

irq_desc[A].handle_irq細分出中斷后B，調(diào)用對應的irq_desc[B].handle_irq。

顯然中斷A是CPU感受到的頂層的中斷，GIC中斷CPU時，CPU讀取GIC狀態(tài)得到中斷A。

② 模塊的中斷處理函數(shù)：

比如對于GPIO模塊向GIC發(fā)出的中斷B，它的處理函數(shù)是irq_desc[B].handle_irq。

BSP開發(fā)人員會設(shè)置對應的處理函數(shù)，一般是handle_level_irq或handle_edge_irq，從名字上看是用來處理電平觸發(fā)的中斷、邊沿觸發(fā)的中斷。

注意：

導致GPIO中斷B發(fā)生的原因很多，可能是外部設(shè)備1，可能是外部設(shè)備n，可能只是某一個設(shè)備，也可能是多個設(shè)備。所以irq_desc[B].handle_irq會調(diào)用某個鏈表里的函數(shù)，這些函數(shù)由外部設(shè)備提供。這些函數(shù)自行判斷該中斷是否自己產(chǎn)生，若是則處理。

③ 外部設(shè)備提供的處理函數(shù)：

這里說的“外部設(shè)備”可能是芯片，也可能只是簡單的按鍵。它們的處理函數(shù)由自己驅(qū)動程序提供，這是最熟悉這個設(shè)備的“人”：它知道如何判斷設(shè)備是否發(fā)生了中斷，如何處理中斷。

對于共享中斷，比如GPIO中斷B，它的中斷來源可能有多個，每個中斷源對應一個中斷處理函數(shù)。所以irq_desc[B]中應該有一個鏈表，存放著多個中斷源的處理函數(shù)。

一旦程序確定發(fā)生了GPIO中斷B，那么就會從鏈表里把那些函數(shù)取出來，一一執(zhí)行。

這個鏈表就是action鏈表。

對于我們舉的這個例子來說，irq_desc數(shù)組如下：

2.irqaction結(jié)構(gòu)體

irqaction結(jié)構(gòu)體在include/linux/interrupt.h中定義，主要內(nèi)容如下圖：

當調(diào)用request_irq、request_threaded_irq注冊中斷處理函數(shù)時，內(nèi)核就會構(gòu)造一個irqaction結(jié)構(gòu)體。在里面保存name、dev_id等，最重要的是handler、thread_fn、thread。

handler是中斷處理的上半部函數(shù)，用來處理緊急的事情。

thread_fn對應一個內(nèi)核線程thread，當handler執(zhí)行完畢，Linux內(nèi)核會喚醒對應的內(nèi)核線程。在內(nèi)核線程里，會調(diào)用thread_fn函數(shù)。

可以提供handler而不提供thread_fn，就退化為一般的request_irq函數(shù)。

可以不提供handler只提供thread_fn，完全由內(nèi)核線程來處理中斷。

也可以既提供handler也提供thread_fn，這就是中斷上半部、下半部。

里面還有一個名為sedondary的irqaction結(jié)構(gòu)體，它的作用以后再分析。

在reqeust_irq時可以傳入dev_id，為何需要dev_id？作用有二：

① 中斷處理函數(shù)執(zhí)行時，可以使用dev_id

② 卸載中斷時要傳入dev_id，這樣才能在action鏈表中根據(jù)dev_id找到對應項

所以在共享中斷中必須提供dev_id，非共享中斷可以不提供。

3. irq_data結(jié)構(gòu)體

irq_data結(jié)構(gòu)體在include/linux/irq.h中定義，主要內(nèi)容如下圖：

它就是個中轉(zhuǎn)站，里面有irq_chip指針 irq_domain指針，都是指向別的結(jié)構(gòu)體。

比較有意思的是irq、hwirq，irq是軟件中斷號，hwirq是硬件中斷號。比如上面我們舉的例子，在GPIO中斷B是軟件中斷號，可以找到irq_desc[B]這個數(shù)組項；GPIO里的第x號中斷，這就是hwirq。

誰來建立irq、hwirq之間的聯(lián)系呢？由irq_domain來建立。irq_domain會把本地的hwirq映射為全局的irq，什么意思？比如GPIO控制器里有第1號中斷，UART模塊里也有第1號中斷，這兩個“第1號中斷”是不一樣的，它們屬于不同的“域”──irq_domain。

4.irq_domain結(jié)構(gòu)體

irq_domain結(jié)構(gòu)體在include/linux/irqdomain.h中定義，主要內(nèi)容如下圖：

當我們后面從設(shè)備樹講起，如何在設(shè)備樹中指定中斷，設(shè)備樹的中斷如何被轉(zhuǎn)換為irq時，irq_domain將會起到極大的作用。

這里基于入門的解讀簡單講講，在設(shè)備樹中你會看到這樣的屬性：

interrupt-parent = <&gpio1>;
interrupts = <5 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>;

它表示要使用gpio1里的第5號中斷，hwirq就是5。

但是我們在驅(qū)動中會使用request_irq(irq, handler)這樣的函數(shù)來注冊中斷，irq是什么？它是軟件中斷號，它應該從“gpio1的第5號中斷”轉(zhuǎn)換得來。

誰把hwirq轉(zhuǎn)換為irq？由gpio1的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就是gpio1對應的irq_domain結(jié)構(gòu)體。

irq_domain結(jié)構(gòu)體中有一個irq_domain_ops結(jié)構(gòu)體，里面有各種操作函數(shù)，主要是：

① xlate

用來解析設(shè)備樹的中斷屬性，提取出hwirq、type等信息。

② map

把hwirq轉(zhuǎn)換為irq。

5.irq_chip結(jié)構(gòu)體

irq_chip結(jié)構(gòu)體在include/linux/irq.h中定義，主要內(nèi)容如下圖：

這個結(jié)構(gòu)體跟“chip”即芯片相關(guān)，里面各成員的作用在頭文件中也列得很清楚，摘錄部分如下：

* @irq_startup:  start up the interrupt (defaults to ->enable if NULL)
* @irq_shutdown:  shut down the interrupt (defaults to ->disable if NULL)
* @irq_enable:    enable the interrupt (defaults to chip->unmask if NULL)
* @irq_disable:  disable the interrupt
* @irq_ack:    start of a new interrupt
* @irq_mask:    mask an interrupt source
* @irq_mask_ack:  ack and mask an interrupt source
* @irq_unmask:    unmask an interrupt source
* @irq_eoi:    end of interrupt

我們在request_irq后，并不需要手工去使能中斷，原因就是系統(tǒng)調(diào)用對應的irq_chip里的函數(shù)幫我們使能了中斷。

我們提供的中斷處理函數(shù)中，也不需要執(zhí)行主芯片相關(guān)的清中斷操作，也是系統(tǒng)幫我們調(diào)用irq_chip中的相關(guān)函數(shù)。

但是對于外部設(shè)備相關(guān)的清中斷操作，還是需要我們自己做的。

就像上面圖里的“外部設(shè)備1“、“外部設(shè)備n”，外設(shè)備千變?nèi)f化，內(nèi)核里可沒有對應的清除中斷操作。