3. 中断注册与注销：request_irq()、free_irq()、中断标志(IRQF_*)详解

中断处理程序的注册与注销是驱动开发中最基础也最关键的环节。正确使用 request_irq() 和 free_irq()，并理解各类中断标志的语义，直接决定了中断响应延迟、系统稳定性和调试效率。本节将深入剖析这两个核心 API 的用法、参数细节以及常见陷阱。

3.1 request_irq()：中断处理程序的注册入口

request_irq() 是 Linux 内核提供给驱动程序注册中断处理函数的标准接口。其函数原型如下：

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

各参数含义与注意事项：

3.2 中断标志 IRQF_* 详解

中断标志是 request_irq() 的核心参数，决定了中断的触发方式、共享策略和电源管理行为。以下是常用标志的详细对比：

3.3 中断注册流程与标志组合策略

下图展示了典型的中断注册流程以及标志组合的决策路径：

3.4 free_irq()：中断注销的正确姿势

free_irq() 用于在驱动卸载或设备移除时释放中断资源。其原型如下：

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

注销中断时需注意以下关键点：

• 参数一致性： irq 和 dev 必须与 request_irq() 时传入的值完全一致。
• 调用时机： 必须在所有可能触发中断的硬件操作停止之后调用，否则可能导致野指针访问。
• 共享中断处理： 对于共享中断，free_irq() 仅移除当前设备的处理函数，其他设备不受影响。
• 同步保证： free_irq() 会等待当前正在执行的中断处理函数完成，但不会等待线程化中断的线程退出。

3.5 中断注册与注销的常见陷阱

3.6 实战代码示例：完整的中断注册与注销

以下代码展示了一个典型的中断注册与注销实现：

#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/device.h>

struct my_device {
    void __iomem *base;
    int irq;
    struct device *dev;
};

/* 中断处理函数 */
static irqreturn_t my_irq_handler(int irq, void *dev_id)
{
    struct my_device *mydev = (struct my_device *)dev_id;
    u32 status;

    status = ioread32(mydev->base + REG_STATUS);
    if (!(status & INT_PENDING))
        return IRQ_NONE;  /* 非本设备中断 */

    /* 处理中断事件 */
    iowrite32(INT_CLEAR, mydev->base + REG_CLEAR);

    /* 调度 tasklet 或 workqueue 处理数据 */
    return IRQ_HANDLED;
}

/* 中断注册 */
static int my_device_request_irq(struct my_device *mydev)
{
    unsigned long flags = IRQF_TRIGGER_HIGH | IRQF_SHARED;
    int ret;

    ret = request_irq(mydev->irq, my_irq_handler,
                      flags, "my_device", mydev);
    if (ret) {
        dev_err(mydev->dev, "Failed to request IRQ %d: %d\n",
                mydev->irq, ret);
        return ret;
    }

    return 0;
}

/* 中断注销 */
static void my_device_free_irq(struct my_device *mydev)
{
    /* 1. 屏蔽设备中断 */
    iowrite32(0, mydev->base + REG_INT_ENABLE);

    /* 2. 确保硬件不再产生中断 */
    mb();  /* 内存屏障 */

    /* 3. 释放中断线 */
    free_irq(mydev->irq, mydev);
}

3.7 中断标志组合速查表

以下表格列出了最常见的标志组合及其典型应用场景：