1. 中断基础概念：中断定义、中断向量、中断号、中断上下文

1.1 中断定义：CPU 的异步事件响应机制

中断（Interrupt）是一种硬件或软件发出的异步信号，用于通知 CPU 发生了需要立即处理的事件。CPU 暂停当前正在执行的程序，保存现场，跳转到预先注册的中断服务程序（ISR）执行，处理完成后恢复现场并继续执行原程序。

1.2 中断向量与中断号：硬件到软件的映射桥梁

中断向量（Interrupt Vector）是中断服务程序入口地址的索引表。每个中断源对应一个唯一的中断向量号，CPU 通过中断向量号在向量表中查找对应的 ISR 地址。

中断号（IRQ Number）是 Linux 内核为每个中断源分配的软件标识符，用于驱动注册和中断管理。中断号与中断向量之间存在映射关系，但中断号是软件抽象层，中断向量是硬件层概念。

1.3 中断上下文：驱动开发的核心约束

中断上下文（Interrupt Context）是指 CPU 在执行中断服务程序时所处的特殊运行环境。与进程上下文不同，中断上下文具有以下关键特征：

• 不可睡眠：中断上下文不在任何进程的调度范围内，不能调用可能导致睡眠的函数（如 kmalloc(GFP_KERNEL)、mutex_lock()）。
• 不可抢占：在 Linux 内核中，中断上下文不能被其他进程抢占，但可以被更高优先级的中断嵌套。
• 栈空间有限：中断使用独立的栈（通常为 4KB~16KB），必须避免深度递归或大局部变量。
• 原子性要求：中断上下文中对共享资源的访问必须使用自旋锁等原子操作，不能使用信号量。

1.4 中断处理流程：从硬件触发到软件响应

一个完整的中断处理流程包含以下步骤：

1. 硬件触发：外设产生中断信号，通过中断线发送给中断控制器。
2. 中断仲裁：中断控制器根据优先级选择最高优先级的中断，向 CPU 发送中断请求。
3. CPU 响应：CPU 完成当前指令后，保存程序计数器（PC）和状态寄存器，进入中断模式。
4. 向量查找：CPU 根据中断向量号在向量表中查找 ISR 入口地址。
5. 执行 ISR：CPU 跳转到 ISR 执行，处理中断事件。
6. 中断返回：ISR 执行完毕，CPU 恢复现场，继续执行被中断的程序。

1.5 中断分类：同步与异步、硬中断与软中断

中断按触发方式分为同步中断和异步中断；按处理机制分为硬中断和软中断。

1.6 中断号分配与动态申请

在 Linux 内核中，中断号可以通过以下方式获取：

• 静态分配：传统 ISA 设备使用固定的中断号（如 IRQ 0 为时钟中断）。
• 动态分配：PCI/平台设备通过 platform_get_irq() 或 pci_irq_vector() 动态获取中断号。
• 设备树绑定：嵌入式设备通过设备树（Device Tree）的 interrupts 属性指定中断号。

/* 动态获取中断号示例 */
int irq = platform_get_irq(pdev, 0);
if (irq < 0) {
    dev_err(&pdev->dev, "failed to get IRQ\n");
    return irq;
}

/* 注册中断处理函数 */
ret = request_irq(irq, my_isr, IRQF_TRIGGER_RISING,
                  "my_device", dev_id);
if (ret) {
    dev_err(&pdev->dev, "failed to request IRQ %d\n", irq);
    return ret;
}