中断注册：Linux内核中断申请与释放

中断注册，说白了就是告诉内核：「这个硬件信号来了，请帮我调用这个函数」。听起来简单，但里面坑不少。我刚开始做驱动时，就因为在中断注册上马虎，导致系统莫名其妙死机，查了整整两天。

今天咱们就把 request_irq 和 devm_request_irq 这两个函数彻底讲透。你想想看，中断注册要是没搞对，后面的DMA优化全是白搭。

1. 中断注册的核心API

Linux内核提供了两套中断注册接口。一套是传统的 request_irq，另一套是带设备资源管理的 devm_request_irq。我个人习惯在新驱动里用后者，省心。

1.1 request_irq 函数原型

int request_irq(unsigned int irq, 
                irq_handler_t handler,
                unsigned long flags,
                const char *name, 
                void *dev);

参数说明：

1.2 devm_request_irq 的优势

devm_request_irq 是资源管理版。它会在设备驱动卸载时自动释放中断。说白了，你忘了调 free_irq，内核帮你擦屁股。

int devm_request_irq(struct device *dev, 
                     unsigned int irq,
                     irq_handler_t handler,
                     unsigned long flags,
                     const char *name, 
                     void *dev_id);

区别就一个：多了一个 struct device *dev 参数。内核通过这个设备指针管理中断生命周期。

2. 中断标志 flags 详解

flags 参数决定了中断的行为。我见过太多人随便传个0，结果中断触发方式不对，系统负载飙升。

3. 中断处理函数编写规范

中断处理函数分两种：上半部（硬中断）和下半部（软中断/工作队列）。这里先讲上半部的硬性要求。

static irqreturn_t my_irq_handler(int irq, void *dev_id)
{
    struct my_device *dev = (struct my_device *)dev_id;
    
    /* 读取中断状态寄存器 */
    u32 status = readl(dev->base + IRQ_STATUS);
    
    /* 清除中断标志 */
    writel(status, dev->base + IRQ_CLEAR);
    
    /* 处理数据... 但要快！ */
    
    return IRQ_HANDLED;
}

嗯，这里要注意几点：

• 不能睡眠 — 不能调 msleep、wait_event、mutex_lock
• 不能调 printk — 至少不能频繁调，会死锁
• 执行时间要短 — 一般不超过100微秒
• 返回值要正确 — 处理了返回 IRQ_HANDLED，否则返回 IRQ_NONE

4. 中断释放：free_irq 的正确姿势

有申请就有释放。释放中断用 free_irq：

void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id);

释放时要注意：

• 确保中断处理函数已经退出 — 调 free_irq 会等待正在执行的中断处理完成
• 共享中断必须传正确的 dev_id — 否则释放失败
• 释放顺序 — 先释放中断，再释放设备内存

5. 中断注册的完整流程

咱们用一张图把整个流程串起来：

6. 实战：CAN控制器中断注册

咱们以汽车上最常见的CAN控制器为例，写一个完整的中断注册代码：

static int can_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device *dev = &pdev->dev;
    struct can_priv *priv;
    int irq, ret;
    
    /* 分配设备私有数据 */
    priv = devm_kzalloc(dev, sizeof(*priv), GFP_KERNEL);
    if (!priv)
        return -ENOMEM;
    
    /* 获取中断号 */
    irq = platform_get_irq(pdev, 0);
    if (irq < 0)
        return irq;
    
    /* 映射寄存器地址 */
    priv->base = devm_platform_ioremap_resource(pdev, 0);
    if (IS_ERR(priv->base))
        return PTR_ERR(priv->base);
    
    /* 注册中断 - 使用devm版本 */
    ret = devm_request_irq(dev, irq, can_irq_handler,
                           IRQF_TRIGGER_HIGH | IRQF_ONESHOT,
                           "my_can", priv);
    if (ret) {
        dev_err(dev, "中断注册失败: %d\n", ret);
        return ret;
    }
    
    platform_set_drvdata(pdev, priv);
    return 0;
}

static irqreturn_t can_irq_handler(int irq, void *dev_id)
{
    struct can_priv *priv = dev_id;
    u32 status;
    
    /* 读取中断状态 */
    status = readl(priv->base + CAN_IRQ_REG);
    
    /* 清除中断 */
    writel(status, priv->base + CAN_IRQ_CLR);
    
    /* 处理接收/发送完成中断 */
    if (status & CAN_IRQ_RX)
        can_rx_handler(priv);
    if (status & CAN_IRQ_TX)
        can_tx_handler(priv);
    
    return IRQ_HANDLED;
}

7. 调试技巧：查看中断注册状态

中断注册完了，怎么确认它生效了？Linux提供了几个调试接口：

• /proc/interrupts — 查看所有中断的触发次数和注册信息
• /proc/irq/{irq}/ — 每个中断的详细配置目录
• cat /proc/interrupts | grep my_can — 快速过滤你的设备

输出示例：

           CPU0       CPU1       
 53:       1234       5678     GIC-0  53  my_can

看到这个输出，说明中断注册成功了。如果数字一直不涨，嗯，那说明中断根本没触发。这时候就要检查硬件连接和设备树配置了。

8. 常见错误与避坑指南