3. 中断注册与注销：request_irq、free_irq、devm_request_irq 接口详解

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操作之一。Linux 内核提供了 request_irq、free_irq 以及资源管理版本 devm_request_irq 三个核心接口。理解它们的参数语义、行为差异以及使用场景，是编写健壮中断驱动的前提。

3.1 request_irq：注册中断处理程序

request_irq 是内核中最经典的中断注册函数，它将一个中断号与一个处理函数绑定。当硬件产生该中断时，内核会调用注册的处理函数。

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

3.1.1 flags 标志位详解

flags 参数决定了中断的触发方式和行为特性，常用标志如下：

• IRQF_TRIGGER_RISING：上升沿触发
• IRQF_TRIGGER_FALLING：下降沿触发
• IRQF_TRIGGER_HIGH：高电平触发
• IRQF_TRIGGER_LOW：低电平触发
• IRQF_SHARED：允许共享中断线，多个设备共用同一中断号
• IRQF_ONESHOT：中断处理期间屏蔽该中断线，适用于 threaded IRQ
• IRQF_NO_SUSPEND：系统休眠时不关闭该中断

3.1.2 中断处理函数签名

irqreturn_t my_interrupt_handler(int irq, void *dev_id)
{
    struct my_device *dev = (struct my_device *)dev_id;

    /* 检查中断是否来自本设备 */
    if (!(readl(dev->reg_base + INT_STATUS) & INT_PENDING))
        return IRQ_NONE;

    /* 处理中断事件 */
    writel(INT_CLEAR, dev->reg_base + INT_CLEAR);

    /* 调度下半部（如 tasklet 或 workqueue） */
    tasklet_schedule(&dev->tasklet);

    return IRQ_HANDLED;
}

3.2 free_irq：注销中断处理程序

当驱动卸载或设备移除时，必须释放已注册的中断。使用 free_irq 可以安全地移除中断处理程序。

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

3.2.1 使用注意事项

• 必须与 request_irq 配对使用：注册时传入的 dev_id 必须与释放时一致，否则会导致释放失败或误释放其他设备的中断。
• 确保中断处理已完成：free_irq 会等待当前正在执行的中断处理函数返回后才返回，因此是安全的。
• 共享中断的释放：对于共享中断，free_irq 只会移除与 dev_id 匹配的处理程序，其他设备的中断处理不受影响。

3.3 devm_request_irq：资源管理版本

devm_request_irq 是内核提供的设备资源管理（devres）版本，它自动跟踪中断的注册状态，在驱动卸载或设备移除时自动释放中断，无需手动调用 free_irq。

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

3.3.1 与传统接口的对比

3.3.2 典型使用示例

static int my_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device *dev = &pdev->dev;
    struct my_device *mydev;
    int irq, ret;

    mydev = devm_kzalloc(dev, sizeof(*mydev), GFP_KERNEL);
    if (!mydev)
        return -ENOMEM;

    irq = platform_get_irq(pdev, 0);
    if (irq < 0)
        return irq;

    /* 使用 devm 版本注册中断，无需手动 free_irq */
    ret = devm_request_irq(dev, irq, my_interrupt_handler,
                           IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_SHARED,
                           "my_device", mydev);
    if (ret) {
        dev_err(dev, "failed to request irq %d\n", irq);
        return ret;
    }

    platform_set_drvdata(pdev, mydev);
    return 0;
}

static int my_remove(struct platform_device *pdev)
{
    /* 中断自动释放，无需显式调用 free_irq */
    return 0;
}

3.4 中断注册与注销的常见问题