1. 中断基础概念

中断（Interrupt）是嵌入式系统与 Linux 内核驱动开发中最核心的异步事件处理机制。它允许硬件或软件在特定事件发生时，暂停当前正在执行的程序，转而执行一个优先级更高的中断服务程序（ISR），处理完成后恢复原程序的执行。理解中断的定义、分类、向量表与中断号，是后续进行中断申请与驱动移植的基石。

1.1 中断的定义与核心机制

中断的本质是一种硬件或软件触发的信号，用于通知处理器发生了需要立即关注的事件。与轮询（Polling）方式相比，中断机制能显著提高 CPU 利用率，避免 CPU 在等待事件时空转。

中断处理流程通常包含以下步骤：

1. 中断请求：外设或软件通过中断线向中断控制器（如 GIC、APIC）发送信号。
2. 中断仲裁：中断控制器根据优先级决定是否向 CPU 发送 IRQ 信号。
3. CPU 响应：CPU 保存当前上下文（PC、PSW 等），跳转到中断向量表对应入口。
4. ISR 执行：执行中断服务程序，处理硬件事件。
5. 中断返回：恢复上下文，继续执行被中断的程序。

1.2 中断类型

根据触发源与实现方式，中断可分为以下三大类：

1.3 中断向量表与中断号

中断向量表（Interrupt Vector Table, IVT） 是存储在固定内存地址的一张表，表中每一项对应一个中断号，保存着该中断对应的中断服务程序（ISR）入口地址。当 CPU 响应中断时，硬件自动根据中断号从向量表中取出地址并跳转执行。

中断号（IRQ Number） 是系统为每个中断源分配的整数标识符。在 Linux 内核中，中断号是驱动申请中断时使用的关键参数。

1.4 中断号在 Linux 驱动中的使用

在 Linux 内核中，中断号是驱动与中断子系统交互的核心标识。以下是一个典型的中断申请代码片段，展示了中断号的使用方式：

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

/* 中断服务程序 */
static irqreturn_t my_irq_handler(int irq, void *dev_id)
{
    /* 处理中断事件 */
    pr_info("Interrupt received on IRQ %d\n", irq);
    return IRQ_HANDLED;
}

static int __init my_driver_init(void)
{
    int irq_num;
    int gpio_pin = 42;  /* 假设 GPIO 42 */

    /* 将 GPIO 号转换为 Linux 中断号 */
    irq_num = gpio_to_irq(gpio_pin);
    if (irq_num < 0) {
        pr_err("Failed to map GPIO %d to IRQ\n", gpio_pin);
        return irq_num;
    }

    /* 申请中断 */
    if (request_irq(irq_num, my_irq_handler,
                    IRQF_TRIGGER_RISING,
                    "my_device", NULL)) {
        pr_err("Failed to request IRQ %d\n", irq_num);
        return -EBUSY;
    }

    pr_info("Driver loaded, IRQ %d registered\n", irq_num);
    return 0;
}

static void __exit my_driver_exit(void)
{
    int irq_num = gpio_to_irq(42);
    free_irq(irq_num, NULL);
    pr_info("Driver unloaded\n");
}

module_init(my_driver_init);
module_exit(my_driver_exit);