中断小结

• Tasklet：底半部，优先级比较高，处理函数中不能睡眠。
• workqueue：底半部，处理函数可以睡眠，也可以执行比较长的应用。
• threaded_irq：底半部，处理函数可以睡眠，也可以执行比较长的应用，支持IRQ_ONESHOT。

中断处理过程

为什么软中断中不能睡眠

软中断的触发是在中断执行irq_exit的时候，软中断可以线程化和非线程化处理，当软中断是非线程化时，还是处于中断上下文的，尽管进入软中断会打开本地cpu中断响应，但是但是其他寄存器的值是没有恢复的，如果此时进入睡眠将会触发调度，那么上一个任务就无法返回。

中断是否会丢失

会，使用边沿触发时容易丢失。因为CPU响应一个中断时会屏蔽掉CPU的本地响应，无法进行再响应其他中断，但是中断控制器只会pengding一个信号，没法叠加信号，即在CPU响应处理A中断时，B中断要是触发了1次以上，那么等A中断处理完后再响应B中断时也只会处理1次，本质上还是中断控制器没法叠加信号。因此在驱动编写时，如果不想丢中断，建议使用电平触发，因为电平触发如果没有与外设进行同步清除触发源时，电平会一直触发中断响应。

如何解决电平触发中断洪泛

可使用request_thread_irq(irq,irq_default_primary_handler,xx_isr,IRQF_ONESHOT)。对于电平触发的外设，如果需要使用睡眠的API接口操作外设写相关寄存器才能清除中断就可使用request_thread_irq。如下图的场景，当点击触摸屏LCD触发高电平中断时，当CPU收到高电平触发时需要通过I2C接口写触摸屏的寄存器清除中断，高电平才会拉低进入下一流程。此时就会面临一个问题，当CPU响应中断处理时，在顶半部是无法调用I2C的接口写寄存器清除的，因为I2C的接口可能是睡眠，在中断上下文中是无法进行睡眠，那么处理写I2C的操作需要移到底半部去处理，但是一进入底半部就会开中断，因为是高电平，那么就又会触发中断，因此就引入IRQF_ONESHOT，当注册中断是声明了该参数，中断响应从顶半部退出，直到底半步结束才会打开中断控制器对该外设的中断响应，这就解决了中断洪泛的问题。irq_default_primary_handler是默认的顶半部处理函数，不做任何处理，直接返回IRQ_WAKE_THREAD进入底半部，当然用户也可以自定义声明函数，但是返回值要使用IRQ_WAKE_THREAD，如果自定义声明的顶半部为NULL，那么系统会默认设定irq_default_primary_handler。

为什么linux不是实时操作系统

进入中断处理时，CPU就关闭了本地中断响应，没法再响应其他中断，即linux的中断时没法嵌套的，即使有再高优先级的中断也是没法处理。另外软中断的处理要比任何进程优先级高，因为软中断是可以在中断上下文中运行。
除了中断，软中断外，spinlock在处理过程中是关闭抢占调度的，所以在spinlock期间也是也没法调度的。看下下面的场景：

• T0时刻normal task执行系统调用进入到内核。
• T1时刻获取到了spin lock，进入临界区保护阶段。
• T2时刻产生了IRQ1中断，进而进行处理IRQ1中断。
• T3时刻唤醒了高优先级的RT task，但此时系统处于中断中无法进行调度。
• T4时刻IRQ1中断处理结束，但接着又触发了IRQ2中断，进入IRQ2中断处理。
• T5时刻IR2中断处理结束，但仍处于spin lock临界区，依旧无法调度RT task。
• T6时刻，spin lock释放，高优先级的RT task得到调度运行。
• T7时刻，RT task运行结束，normal task继续得到运行。
• T8时刻，从内核态返回用户态。

如何让linux变成实时操作系统

打上RTlinux的patch：https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/主要的改进是将spinlock改完可抢占，将所有中断处理改完线程化等等。中断处理线程化，其核心原理比较简单，就是顶半部不处理，直接返回IRQ_WAKE_THREAD，这样所有的操作都进入到中断线程中处理。

如何调试？

cat /proc/interrupts

/proc/irq/xx/smp_affinity

root@TinaLinux:/# cd /sys/kernel/debug/tracing/
root@TinaLinux:/sys/kernel/debug/tracing# echo irqsoff > current_tracer 
root@TinaLinux:/sys/kernel/debug/tracing# echo 1 > tracing_on 
root@TinaLinux:/sys/kernel/debug/tracing# echo 0 > tracing_on 
root@TinaLinux:/sys/kernel/debug/tracing# cat trace

pinctrl/*/pins

参考文献

1.GICv3_Software_Overview_Official_Release_B.pdf
2.aarch64_exception_and_interrupt_handling_100933_0100_en.pdf
3.ARM64体系结构编程与实践
4.奔跑吧 Linux内核：基于Linux 4.x内核源代码问题分析
5.http://www.wowotech.net/
6.https://www.cnblogs.com/LoyenWang/