linux-2.6.26內核中ARM中斷實現詳解

看了一些網路上關於linux中斷實現的文章，感覺有一些寫的非常好，在這裡首先感謝他們的無私付出，然後也想再補充自己對一些問題的理解。先從函數註冊引出問題吧。

一、中斷註冊方法
在linux內核中用於申請中斷的函數是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是要申請的硬體中斷號。
handler是向系統註冊的中斷處理函數，是一個回調函數，中斷髮生時，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表示中斷已經被佔用且不能共享。

關於中斷註冊的例子，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、中斷向量表在什麼位置？是如何建立的？
 2、從中斷開始，系統是怎樣執行到我自己註冊的函數的？
 3、中斷號是如何確定的？對於硬體上有子中斷的中斷號如何確定？
 4、中斷共享是怎麼回事，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以後的大部分處理器中，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係如下：
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最初是在各個平台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。
位於arch/arm/kernel/entry-armv.S
.globl __vectors_start
__vectors_start:
        swi SYS_ERROR0:
        b vector_und + stubs_offset //複位異常:
        ldr pc, .LCvswi + stubs_offset        //未定義指令異常:
        b vector_pabt + stubs_offset        //軟體中斷異常:
        b vector_dabt + 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。也位於文件arch/arm/kernel/entry-armv.S中。vector_und、vector_pabt、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？（引用網路上的一段比較詳細的解釋）

當彙編器看到B指令後會把要跳轉的標籤轉化為相對於當前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，那麼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後是不變的。搬移后 vectors_start在0xffff0000處，而stubs_start在0xffff0200處，所以搬移后的vector_irq相對於中斷 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,對於括弧內的值實際上就是中斷向量表中寫的vector_irq，減去irq_PC是由彙編器完成的，而後面的 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。