做驅(qū)動(dòng)移植時(shí)凡是遇到“硬件好好的內(nèi)核就是不響應(yīng)”這種詭異問題十有八九都跟中斷子系統(tǒng)有關(guān)。我去年把一塊基于全志H3的板子上的I2C觸摸屏驅(qū)動(dòng)遷到新內(nèi)核設(shè)備樹里明明寫了interrupts 0 90 4request_irq卻直接給我返回-EINVAL。查了兩天最后發(fā)現(xiàn)是中斷控制器節(jié)點(diǎn)沒有正確注冊(cè)irq_domain導(dǎo)致硬件中斷號(hào)根本映射不到Linux的中斷號(hào)上。那一次之后我老實(shí)把中斷子系統(tǒng)的源碼翻了一遍才算是把“整體框架”這幾個(gè)字吃透了。這篇文章我想用實(shí)際移植的視角把Linux中斷子系統(tǒng)從上到下拆開講。不聊空泛的概念就講你在驅(qū)動(dòng)移植時(shí)會(huì)碰到的哪些東西、背后的框架是怎么串起來的、以及排查問題的真正套路。不管你是移植GPIO按鍵、網(wǎng)卡、I2C、SPI設(shè)備還是第三方外設(shè)中斷框架都是一個(gè)繞不過去的底座理解了它你寫的驅(qū)動(dòng)才不會(huì)是靠試錯(cuò)拼出來的。1. 中斷子系統(tǒng)到底在解決什么問題1.1 一次觸摸屏中斷的血淚排查回到我前面說的問題。舊內(nèi)核里驅(qū)動(dòng)可以直接用gpio_to_irq()拿到中斷號(hào)遷到新環(huán)境后設(shè)備樹寫法沒問題GPIO也申請(qǐng)成功了就是request_irq失敗。后來打印platform_get_irq的返回值發(fā)現(xiàn)拿到了一個(gè)奇怪的負(fù)數(shù)一看代碼才發(fā)現(xiàn)是irq_find_mapping沒找到映射。這個(gè)現(xiàn)象背后就是中斷子系統(tǒng)里最重要的一個(gè)邏輯硬件中斷請(qǐng)求到達(dá)CPU之前要經(jīng)歷一條從“外設(shè)引腳”到“Linux irq number”的翻譯鏈路而這條鏈路的骨架就是irq_domain。類似的情況還有中斷號(hào)對(duì)上了但中斷觸發(fā)方式不對(duì)中斷能觸發(fā)但只觸發(fā)一次中斷處理函數(shù)里沒清中斷導(dǎo)致系統(tǒng)卡死。這些問題如果只盯著驅(qū)動(dòng)代碼看永遠(yuǎn)也找不到答案必須從全局看中斷子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1.2 中斷子系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)Linux中斷子系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)分層的翻譯和處理架構(gòu)從下往上分四層硬件設(shè)備層外設(shè)按鍵、網(wǎng)卡、傳感器產(chǎn)生電信號(hào)即硬件中斷請(qǐng)求。中斷控制器層負(fù)責(zé)收集、仲裁、屏蔽和優(yōu)先級(jí)管理常見的如GIC、GICv2、GICv3以及GPIO控制器本身也常作為中斷控制器。內(nèi)核通用層向上提供一個(gè)統(tǒng)一的API也就是request_irq()、devm_request_irq()、free_irq()這些。這一層隱藏了中斷控制器的差異讓驅(qū)動(dòng)開發(fā)者面對(duì)的是一個(gè)整型的中斷號(hào)。驅(qū)動(dòng)使用層你的驅(qū)動(dòng)里申請(qǐng)中斷、注冊(cè)處理函數(shù)、處理數(shù)據(jù)。驅(qū)動(dòng)移植時(shí)最容易出問題的不是你的驅(qū)動(dòng)代碼而是中斷控制器的驅(qū)動(dòng)是否正確注冊(cè)、設(shè)備樹里的中斷父節(jié)點(diǎn)是否指對(duì)了、#interrupt-cells是否一致。這些問題都屬于框架層面。2. 中斷子系統(tǒng)的核心框架拆解2.1 硬件路徑外設(shè)到CPU的跑線圖先把硬件路徑講明白。以按鍵為例GPIO引腳收到一個(gè)下降沿這個(gè)電信號(hào)會(huì)發(fā)給GPIO控制器GPIO控制器內(nèi)部寄存器發(fā)生變化然后它作為中斷控制器把信號(hào)通過中斷線送到主中斷控制器比如GICGIC最后通過nIRQ或nFIQ引腳通知CPU核。CPU核在異常向量表里找到IRQ的入口跳到內(nèi)核的異常處理代碼。這里面有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)中間可能經(jīng)過不止一個(gè)中斷控制器。比如一個(gè)GPIO控制器掛在GIC下面這時(shí)候GPIO控制器就是GIC的子中斷控制器。設(shè)備樹里要體現(xiàn)出這層嵌套關(guān)系驅(qū)動(dòng)移植時(shí)如果你把interrupt-parent指錯(cuò)了中斷就根本不會(huì)流轉(zhuǎn)到你的驅(qū)動(dòng)里。在ARM體系里GIC會(huì)區(qū)分兩類中斷源SPI共享外設(shè)中斷和PPI私有外設(shè)中斷。SPI是各個(gè)CPU核共享的適合外設(shè)PPI是每個(gè)核私有的比如每核的定時(shí)器。設(shè)備樹里經(jīng)常見到的0 90 4這種三元組第一個(gè)0表示是SPI第二個(gè)90是硬件中斷號(hào)第三個(gè)4是觸發(fā)方式。學(xué)過GIC的人一看到這個(gè)就知道是SPI中斷。2.2 中斷控制器驅(qū)動(dòng)與irq_chip每個(gè)中斷控制器在Linux里都對(duì)應(yīng)一個(gè)struct irq_chip這里面定義了控制這個(gè)控制器硬件所需要的回調(diào)函數(shù)。比較核心的幾個(gè)irq_mask/irq_unmask屏蔽/取消屏蔽某一個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)中斷控制器寄存器里的使能位。irq_ack確認(rèn)中斷通常是讀寄存器或者寫操作讓控制器知道你已經(jīng)處理完了。irq_set_type設(shè)置觸發(fā)方式上升沿、下降沿、高電平、低電平。irq_set_irq_irqchip這一套是高層封裝。驅(qū)動(dòng)移植時(shí)如果你用的是自己寫的板子可能還需要改中斷控制器驅(qū)動(dòng)。比如內(nèi)核自帶的irq-gic.c是針對(duì)ARM GIC的或者irq-gpio.c、irq-mxs.c。irq_chip在驅(qū)動(dòng)開發(fā)中并不是直接打交道的但你要理解每個(gè)Linux中斷號(hào)背后都關(guān)聯(lián)著一個(gè)irq_chip和一組它所屬的中斷控制器的私有數(shù)據(jù)。request_irq時(shí)內(nèi)核最終會(huì)調(diào)用這個(gè)irq_chip的irq_unmask來打開中斷。2.3 irq_domain中斷號(hào)翻譯官irq_domain是整個(gè)中斷子系統(tǒng)中最核心、也最容易在移植中出錯(cuò)的模塊。它的作用很簡(jiǎn)單把硬件中斷號(hào)hwirq翻譯成Linux的IRQ號(hào)irq number。為什么需要翻譯因?yàn)樵O(shè)備樹里告訴內(nèi)核的只是硬件中斷號(hào)而Linux內(nèi)部希望用連續(xù)、有序的irq_desc索引來管理每個(gè)中斷。irq_domain有三種主要映射方式線性映射linear硬件中斷號(hào)跟Linux中斷號(hào)是線性對(duì)應(yīng)關(guān)系適用于硬件中斷號(hào)較少且基本連續(xù)的中斷控制器比如GPIO控制器。用irq_domain_add_linear()創(chuàng)建。樹形映射tree用于大量稀疏硬件中斷號(hào)的場(chǎng)景用基數(shù)樹管理查找稍慢比如PCI MSI。無映射nomap直接使用硬件中斷號(hào)作為L(zhǎng)inux中斷號(hào)比如某些簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。在設(shè)備樹里每個(gè)中斷控制器節(jié)點(diǎn)會(huì)有一個(gè)#interrupt-cells屬性表明它下面每個(gè)設(shè)備的中斷描述需要幾個(gè)cell。比如GIC是3個(gè)cellgpio控制器也可能是2個(gè)cell。irq_domain通過xlate回調(diào)來翻譯設(shè)備樹里的這些cell值解析成hwirq然后查映射表得到Linux IRQ號(hào)。2.4 通用中斷處理流程當(dāng)一個(gè)中斷觸發(fā)后CPU進(jìn)入異常向量最終走到handle_irq()。這個(gè)函數(shù)首先根據(jù)IRQ號(hào)找到對(duì)應(yīng)的irq_desc然后調(diào)用這個(gè)中斷的irq_flow_handler也就是我們常說的上層處理函數(shù)比如handle_level_irq()或handle_edge_irq()。這個(gè)flow handler根據(jù)觸發(fā)類型和硬件行為決定何時(shí)調(diào)用irq_desc里注冊(cè)的各個(gè)action每個(gè)action對(duì)應(yīng)一個(gè)request_irq注冊(cè)的處理函數(shù)。這個(gè)流程里一個(gè)常見的坑是多個(gè)設(shè)備共享一個(gè)中斷號(hào)。如果是電平觸發(fā)就需要handle_level_irq在調(diào)用action時(shí)同時(shí)檢查是否為多個(gè)設(shè)備服務(wù)并且要保證中斷確實(shí)被清掉否則就會(huì)陷入死循環(huán)。這也是為什么某些驅(qū)動(dòng)移植后出現(xiàn)“中斷風(fēng)暴系統(tǒng)卡死”的原因。3. 驅(qū)動(dòng)移植必須搞懂的三個(gè)中斷號(hào)3.1 三個(gè)號(hào)碼的來龍去脈很多人剛接觸時(shí)會(huì)被三個(gè)“中斷號(hào)”搞混硬件中斷號(hào)hwirq設(shè)備硬件輸出的那個(gè)中斷編號(hào)由中斷控制器的硬件設(shè)計(jì)決定比如GIC里的SPI 90。Linux IRQ號(hào)irq number內(nèi)核中唯一的整數(shù)編號(hào)用于索引struct irq_desc是通過irq_domain分配出來的可能是160、123、或者任意整數(shù)。設(shè)備樹中斷說明符interrupt specifier由#interrupt-cells決定的一組數(shù)字比如0 90 4。在驅(qū)動(dòng)代碼里你拿到的一般是Linux IRQ號(hào)。拿到的方式通常有platform_get_irq(pdev, 0)從平臺(tái)設(shè)備資源里獲取第一個(gè)中斷號(hào)這是最常用的方式它會(huì)去設(shè)備樹里解析中斷屬性。irq_of_parse_and_map(node, 0)直接解析節(jié)點(diǎn)里的interrupts屬性并返回映射后的IRQ號(hào)。gpio_to_irq()把一個(gè)GPIO編號(hào)轉(zhuǎn)換為它所屬的中斷控制器的IRQ號(hào)但要注意GPIO子系統(tǒng)的irq domain是否已經(jīng)準(zhǔn)備好。3.2 從設(shè)備樹到Linux IRQ號(hào)的完整轉(zhuǎn)換鏈設(shè)備樹里的中斷屬性解析過程可以從三條路徑來看of_irq_get()遍歷設(shè)備節(jié)點(diǎn)的interrupt-parent或父節(jié)點(diǎn)的interrupts找到中斷控制器節(jié)點(diǎn)。通過控制器節(jié)點(diǎn)的#interrupt-cells得到描述符的長(zhǎng)度然后讀取interrupts里指定的cell值。調(diào)用irq_create_of_mapping()該函數(shù)找到對(duì)應(yīng)控制器注冊(cè)的irq_domain的xlate回調(diào)轉(zhuǎn)成hwirq再調(diào)用irq_domain_alloc_irqs()或irq_find_mapping()得到最后可用的IRQ號(hào)。這條鏈上任何一點(diǎn)斷了都會(huì)出現(xiàn)中斷申請(qǐng)失敗。最常見的是#interrupt-cells不匹配例如你的GPIO控制器聲明了2個(gè)cell但設(shè)備節(jié)點(diǎn)里卻寫了3個(gè)數(shù)字解析直接出錯(cuò)。其次是interrupt-parent沒有寫內(nèi)核會(huì)向上找父級(jí)的父級(jí)有時(shí)會(huì)指到系統(tǒng)根節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致irq_domain不對(duì)。3.3 在驅(qū)動(dòng)中正確獲取中斷號(hào)的代碼范式正常情況下在platform驅(qū)動(dòng)里獲取中斷號(hào)是這樣寫的#include linux/platform_device.h #include linux/interrupt.h static int my_probe(struct platform_device *pdev) { int irq platform_get_irq(pdev, 0); if (irq 0) { dev_err(pdev-dev, failed to get irq: %d\n, irq); return irq; } ret devm_request_irq(pdev-dev, irq, my_irq_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING, my_dev, dev_data); if (ret) { dev_err(pdev-dev, request irq failed: %d\n, ret); return ret; } return 0; }這里有幾個(gè)細(xì)節(jié)值得注意。platform_get_irq()返回負(fù)數(shù)就表示失敗但不少驅(qū)動(dòng)會(huì)把負(fù)數(shù)直接當(dāng)作中斷號(hào)傳給request_irq結(jié)果觸發(fā)-EINVAL。我在實(shí)際代碼評(píng)審里見過好幾次這種低級(jí)錯(cuò)誤。另外一個(gè)細(xì)節(jié)是devm_request_irq()在卸載驅(qū)動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)釋放中斷不需要手動(dòng)free_irq能避免忘記釋放的問題。4. 設(shè)備樹中的中斷配置與解析細(xì)節(jié)4.1 interrupts屬性的標(biāo)準(zhǔn)寫法設(shè)備樹里中斷屬性的寫法由中斷控制器的#interrupt-cells決定。以最簡(jiǎn)單的一個(gè)GPIO中斷控制器為例假設(shè)它定義了2個(gè)cell第一個(gè)cell是GPIO號(hào)第二個(gè)cell是觸發(fā)標(biāo)志。那么設(shè)備節(jié)點(diǎn)可以這樣寫gpio_keys { compatible gpio-keys; #address-cells 1; #size-cells 0; interrupt-parent gpio_port_a; interrupts 14 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING; };如果中斷控制器是GIC三個(gè)cell的含義分別為中斷類型0SPI1PPI、中斷號(hào)、觸發(fā)標(biāo)志。觸發(fā)標(biāo)志的宏定義在設(shè)備樹綁定文檔里常用的是IRQ_TYPE_EDGE_RISING 1IRQ_TYPE_EDGE_FALLING 2IRQ_TYPE_EDGE_BOTH 3IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 4IRQ_TYPE_LEVEL_LOW 8在設(shè)備樹中這些值不能直接寫宏名字要寫數(shù)字。比如0 90 4表示SPI、中斷號(hào)90、高電平觸發(fā)。4.2 interrupt-parent與中斷控制器嵌套當(dāng)系統(tǒng)里有多個(gè)中斷控制器時(shí)設(shè)備節(jié)點(diǎn)需要一個(gè)interrupt-parent來指明自己用哪個(gè)控制器的編號(hào)空間。不要以為有了這個(gè)屬性就一定對(duì)啊很多移植問題都是父子層級(jí)混亂導(dǎo)致的。例如一個(gè)I2C控制器掛在GIC上的同時(shí)該I2C控制器上又掛了觸摸屏觸摸屏中斷源如果指定的是I2C控制器作為中斷父節(jié)點(diǎn)那設(shè)備樹里interrupt-parent i2c0i2c0節(jié)點(diǎn)自己又需要有interrupt-parent gic以及interrupts屬性。如果漏掉中間一層內(nèi)核會(huì)把觸摸屏的中斷號(hào)硬套到GIC的編號(hào)空間里于是中斷觸發(fā)后真正響應(yīng)的卻是另一個(gè)毫不相干的外設(shè)。移植時(shí)建議用工具打印設(shè)備樹實(shí)際被內(nèi)核解析后的狀態(tài)。我這里習(xí)慣在板子上執(zhí)行cat /proc/device-tree/mydevice/interrupt-parent或直接看內(nèi)核日志里irq: no irq domain found for node之類的報(bào)告。4.3 解析過程的代碼調(diào)度不再貼源碼細(xì)節(jié)只說關(guān)鍵路徑。of_irq_get()內(nèi)部會(huì)查找interrupt-parent并獲取struct device_node。隨后of_irq_parse_one()讀出每個(gè)cell的值通過irq_create_of_mapping()進(jìn)入irq_domain領(lǐng)域。這里有個(gè)容易踩坑的點(diǎn)irq_create_of_mapping()會(huì)為還沒有映射的中斷分配一個(gè)新的Linux IRQ號(hào)但如果interrupt-parent對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)根本沒有注冊(cè)irq_domain也就是中斷控制器驅(qū)動(dòng)沒初始化函數(shù)就會(huì)失敗并返回0還是負(fù)數(shù)要看版本最終導(dǎo)致申請(qǐng)中斷失敗。做驅(qū)動(dòng)移植前第一件事就是確認(rèn)中斷控制器驅(qū)動(dòng)已經(jīng)在系統(tǒng)里跑起來?？梢钥?proc/interrupts里中斷控制器的名字或者dmesg里是否出現(xiàn)GIC、gpio-irq等初始化日志。5. 一個(gè)完整的中斷驅(qū)動(dòng)移植案例GPIO按鍵5.1 硬件假設(shè)與設(shè)備樹配置假設(shè)我的板子有一顆按鍵接在 GPIO bank A 的第14號(hào)引腳上按下時(shí)引腳從高電平變?yōu)榈碗娖?。設(shè)備樹里我設(shè)置了gpio-keys節(jié)點(diǎn)這是內(nèi)核標(biāo)準(zhǔn)按鍵驅(qū)動(dòng)。/ { gpio_keys: gpio_keys { compatible gpio-keys; pinctrl-names default; pinctrl-0 pinctrl_gpio_key; status okay; btn_enter { label ENTER; gpios gpio_port_a 14 GPIO_ACTIVE_LOW; linux,code KEY_ENTER; }; }; };如果用的是GPIO中斷gpio-keys驅(qū)動(dòng)會(huì)自動(dòng)通過GPIO子系統(tǒng)申請(qǐng)中斷。不過為了演示interrupts屬性的用法我會(huì)再列出用中斷控制器的寫法前提是把GPIO控制器本身也作為中斷控制器btn_enter { label ENTER; interrupt-parent gpio_port_a; interrupts 14 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING; linux,code KEY_ENTER; };如果GPIO控制器沒有注冊(cè)成中斷控制器第二種寫法會(huì)失敗。這也是移植時(shí)經(jīng)常遇到的兩難選擇。5.2 驅(qū)動(dòng)代碼的兩種實(shí)現(xiàn)路徑如果你用gpio_keys這種標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)不需要自己寫中斷處理函數(shù)。但如果你自己接一個(gè)非標(biāo)外設(shè)比如壓力傳感器在驅(qū)動(dòng)里申請(qǐng)中斷就是典型的寫法static irqreturn_t my_button_isr(int irq, void *data) { struct my_device *dev data; /* 清硬件中斷標(biāo)志位 */ regmap_clear_bit(dev-regmap, MY_REG_STATUS, MY_BIT_IRQ); /* 上報(bào)事件 */ input_report_key(dev-input, KEY_ENTER, 1); input_sync(dev-input); return IRQ_HANDLED; }這個(gè)函數(shù)有幾個(gè)強(qiáng)制要求第一不能在ISR里調(diào)用可能睡眠的函數(shù)比如msleep、mutex_lock、i2c_transfer否則會(huì)觸發(fā)內(nèi)核調(diào)度器警告甚至死鎖。第二如果是邊沿觸發(fā)必須確認(rèn)硬件是否會(huì)自動(dòng)清中斷如果是電平觸發(fā)則一定要顯式清除中斷源否則會(huì)反復(fù)進(jìn)入中斷。5.3 驗(yàn)證中斷是否真的映射成功每次改完設(shè)備樹和驅(qū)動(dòng)重新編譯燒寫后我會(huì)優(yōu)先做這三步查看設(shè)備樹解析是否正常。查看cat /proc/interrupts看對(duì)應(yīng)中斷號(hào)是否存在是哪個(gè)設(shè)備申請(qǐng)了。測(cè)試按鍵是否產(chǎn)生事件cat /dev/input/event0或者用evtest。一個(gè)正常的按鍵中斷在/proc/interrupts里應(yīng)該有類似這樣的一行34: 0 0 gpio_irq 14 gpio_keys如果中斷號(hào)根本不在這個(gè)表里說明申請(qǐng)階段就沒成功要回看dmesg。如果中斷號(hào)在但計(jì)數(shù)器不變說明硬件信號(hào)沒到達(dá)中斷控制器這時(shí)候要看引腳復(fù)用、上下拉、時(shí)鐘門控等硬件層面。5.4 移植中幾個(gè)高頻修改點(diǎn)我在不同板子上移植按鍵中斷經(jīng)常調(diào)這幾個(gè)地方GPIO_ACTIVE_LOW與IRQ_TYPE_EDGE_FALLING的不一致gpio_keys驅(qū)動(dòng)內(nèi)部會(huì)根據(jù)GPIO的active屬性轉(zhuǎn)換觸發(fā)標(biāo)志但自己寫驅(qū)動(dòng)時(shí)不會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)必須手動(dòng)設(shè)置。引腳的pinmux被其他功能占用GPIO中斷信號(hào)根本到不了控制器。這類問題最隱蔽查了半天中斷代碼最后發(fā)現(xiàn)是pinmux配置不對(duì)。中斷控制器驅(qū)動(dòng)沒有使能有些SoC主控的GPIO中斷分組需要開對(duì)應(yīng)模塊的時(shí)鐘否則寫寄存器等于白寫。6. 中斷下半部別把系統(tǒng)拖垮6.1 為什么不能在ISR里做太多事很多人剛開始寫中斷驅(qū)動(dòng)都喜歡在中斷函數(shù)里把數(shù)據(jù)讀完、解析完、再通知用戶空間。結(jié)果就是中斷函數(shù)里耗時(shí)過長(zhǎng)導(dǎo)致其他中斷被延遲系統(tǒng)響應(yīng)變差。因?yàn)橛仓袛嗵幚磉^程中當(dāng)前CPU核的本地中斷是關(guān)閉的而且不能調(diào)度、不能睡眠任何阻塞操作都會(huì)引起嚴(yán)重問題。正確做法是把硬中斷處理函數(shù)視為“快進(jìn)快出”的緊急通道只做必要的硬件操作比如讀狀態(tài)寄存器、清中斷位然后把后續(xù)工作打包給下半部機(jī)制去執(zhí)行。6.2 下半部機(jī)制對(duì)比與選型Linux提供多種下半部機(jī)制實(shí)際驅(qū)動(dòng)開發(fā)中主要面對(duì)這幾個(gè)機(jī)制適用場(chǎng)景特點(diǎn)softirq內(nèi)核子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)收發(fā)不可動(dòng)態(tài)注冊(cè)一般開發(fā)者不用tasklet較簡(jiǎn)單的下半部工作基于軟中斷串行執(zhí)行不能睡眠簡(jiǎn)單穩(wěn)定但容易堆積工作隊(duì)列可睡眠、耗時(shí)較長(zhǎng)的工作在進(jìn)程上下文執(zhí)行可以被調(diào)度但不能用于非常緊急的場(chǎng)景threaded irq中斷線程化常見于需要訪問I2C/SPI的驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單直接內(nèi)核專門創(chuàng)建線程來運(yùn)行中斷處理函數(shù)可以睡眠h(yuǎn)rtimer/內(nèi)核線程周期性的輕量任務(wù)更靈活但代碼復(fù)雜度高對(duì)你來說可能最實(shí)用的是threaded_irq。很多觸摸屏、傳感器驅(qū)動(dòng)都用了它因?yàn)樗麄冃枰谥袛嗬锿ㄟ^I2C讀取數(shù)據(jù)而I2C訪問依賴i2c_transfer這個(gè)函數(shù)在進(jìn)程上下文可以睡眠但在硬中斷里絕對(duì)不能用。6.3 線程化中斷的驅(qū)動(dòng)寫法request_threaded_irq()接口比request_irq()多一個(gè)參數(shù)ret request_threaded_irq(irq, NULL, my_threaded_isr, IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_ONESHOT, my_dev, dev);第一個(gè)回調(diào)參數(shù)傳NULL意思是快handler直接在硬中斷上下文執(zhí)行如果你只想用線程可以這樣傳。第二個(gè)參數(shù)my_threaded_isr才是真正的處理函數(shù)在內(nèi)核線程里運(yùn)行可以睡眠。IRQF_ONESHOT標(biāo)志告訴內(nèi)核在中斷線程執(zhí)行期間自動(dòng)屏蔽中斷避免中斷風(fēng)暴特別適合電平觸發(fā)的中斷源。我移植Sensor驅(qū)動(dòng)時(shí)通常直接在probe里用devm_request_threaded_irq()這樣省去手動(dòng)釋放的麻煩。要注意的是線程化中斷的線程名和優(yōu)先級(jí)可以通過接口調(diào)整但一般默認(rèn)足夠。7. 中斷調(diào)試三板斧看得見才算數(shù)7.1 /proc/interrupts 和 /proc/irq/ 的使用/proc/interrupts是調(diào)試中斷的第一手資料。除了關(guān)注某一行的計(jì)數(shù)還要看對(duì)應(yīng)中斷號(hào)在所有CPU核上的分布。如果只有CPU0在增加其他核沒有說明親和性設(shè)置不對(duì)或者全局中斷分配方式問題。/proc/irq/irq/目錄下有一些子文件比如affinity、spurious、node。可以在運(yùn)行時(shí)用echo ff /proc/irq/34/affinity修改中斷綁定到哪些CPU。調(diào)試時(shí)修改親和性可以驗(yàn)證硬件是否真能送到其他核。7.2 內(nèi)核tracepoint與動(dòng)態(tài)追蹤內(nèi)核提供irq_entry、irq_exit、softirq_entry等tracepoint。用tracefs可以快速看到中斷事件是否觸發(fā)cd /sys/kernel/tracing echo 0 tracing_on echo irq_handler_entry set_event echo irq_handler_exit set_event echo 1 tracing_on cat trace這樣能看到每個(gè)中斷進(jìn)入和退出的時(shí)間戳、函數(shù)名以及CPU信息。如果中斷發(fā)生了但你的驅(qū)動(dòng)沒有動(dòng)作可能問題在下半部如果中斷沒發(fā)生問題在上游硬件路徑或缺映射。還有一個(gè)強(qiáng)力工具是perfperf top可以看到軟中斷和硬中斷的占比。有時(shí)候中斷函數(shù)耗時(shí)會(huì)直接反映在中斷上下文CPU占用上。7.3 遇到“irq xxx: nobody cared”怎么辦這是所有驅(qū)動(dòng)開發(fā)者最頭痛的提示。完整日志通常會(huì)提示你可能存在irq_chip沒有正確調(diào)用ack或者mask并顯示鏈接到irq_report_spurious。意思是內(nèi)核檢測(cè)到一個(gè)中斷沒有被任何action處理然后強(qiáng)制禁用它。出現(xiàn)這個(gè)問題的常見原因有你的request_irq因?yàn)槟承┰蚴〉袛嘁廊粫?huì)被硬件觸發(fā)這時(shí)系統(tǒng)會(huì)記錄spurious。共享中斷里某個(gè)驅(qū)動(dòng)沒有檢查自己的設(shè)備是否真的產(chǎn)生中斷直接返回IRQ_NONE。中斷觸發(fā)后硬件沒有自動(dòng)清除標(biāo)志CPU反復(fù)進(jìn)入中斷最終超過閾值被系統(tǒng)禁用。對(duì)策是先在dmesg里看spurious的中斷號(hào)再檢查該中斷號(hào)對(duì)應(yīng)的設(shè)備是否申請(qǐng)成功、中斷處理函數(shù)是否正確返回IRQ_HANDLED。實(shí)在不行可以在中斷處理函數(shù)里加計(jì)數(shù)器并打印R0、SP等寄存器信息配合硬件文檔確認(rèn)寄存器狀態(tài)。8. 一些我踩過坑后總結(jié)的習(xí)慣最后分享幾個(gè)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)是我做驅(qū)動(dòng)移植時(shí)反復(fù)碰壁后沉淀下來的習(xí)慣。第一拿到一個(gè)新板子的第一個(gè)任務(wù)不是急于寫設(shè)備樹和驅(qū)動(dòng)而是先確認(rèn)中斷控制器框架在目標(biāo)內(nèi)核版本里是否完整?？磀mesg里有沒有中斷控制器初始化日志用cat /proc/interrupts看看系統(tǒng)空閑中斷大概長(zhǎng)什么樣。如果這個(gè)文件只有幾句話那說明中斷框架很可能沒起來。第二注意內(nèi)核版本的差異。舊內(nèi)核用的irq_domain_add_simple和現(xiàn)在用的irq_domain_add_linear行為就不一樣。很多設(shè)備樹在舊版本上能跑升級(jí)內(nèi)核后卻失效就是這些注冊(cè)接口變了。第三我強(qiáng)烈建議你把irq_domain源碼讀一遍不需要全懂就搞懂irq_create_mapping、irq_find_mapping和irq_set_chip_and_handler這三個(gè)函數(shù)。它們是整個(gè)中斷映射的基石你調(diào)試中遇到的很多問題最終都會(huì)落到這幾行代碼上。第四如果你在移植Linux到一塊新板子建議先用一個(gè)簡(jiǎn)單的GPIO按鍵做“中斷冒煙測(cè)試”不要一上來就接網(wǎng)卡、觸摸屏這類復(fù)雜設(shè)備。一個(gè)GPIO中斷能正常計(jì)數(shù)說明整個(gè)中斷鏈路已經(jīng)打通后續(xù)的外設(shè)中斷基本都是重復(fù)這個(gè)模式。這行當(dāng)里一切“玄學(xué)”問題最后幾乎都能用中斷子系統(tǒng)的整體框架解釋?？蚣苡浽谀X子里排查問題就按圖索驥先看硬件觸發(fā)有沒有到控制器再看映射有沒有成功最后看處理函數(shù)有沒有正確執(zhí)行。三步走完90%的中斷問題都能定位到具體環(huán)節(jié)。剩下的10%不是太玄而是你的硬件忍了你太久。