中断异常linux

① linux内核在执行中断处理时是关中断的吗

1、中断处理程序与其他内核函数真正的区别在于，中断处理程序是被内核调用来相应中断的，而它们运行于中断上下文（原子上下文）中，在该上下文中执行的代码不可阻塞。中断就是由硬件打断操作系统。
2、异常与中断不同，它在产生时必须考虑与处理器时钟同步。异常被称为同步中断，例如：除0、缺页异常、陷入内核（trap）引起系统调用处理程序异常。
3、不同的设备对应的中断不同，而每个中断都通过一个唯一的数字（中断号）标识。
4、既想让中断处理程序运行得快，又想中断处理程序完成的工作量多，为了在这两个相悖的目标之间达到一种平衡，一般把中断处理分为两个部分。中断处理程序是上半部（top half）：接收到一个中断，它就立刻开始执行，但只做有严格时限的工作，例如对接受的中断进行应答或者复位硬件，这些工作都是在中断被禁止的情况下完成的（上半部情况下，中断被禁止）；另一部分是下半部（bottom half）：能够被允许稍后完成的工作会推迟到下半部。

② Linux中断 异常 系统调用 中断上半部 中断下半部 这些有什么区别和联系

中断分软中断跟硬中断，硬中断是由硬件从外部触发，软中断由软件触发，就像linux系统调用int 80一样。至于中断的上下部其实就是因为中断的处理时间跟它的优先级不一定成正比，所以一般先处理中断最重要的部分（上半部），待到不怎么忙的时候，再来处理比较悠闲的部分（下半部）。就像输入的时候，拿到键盘输入的是什么才是最重要的（上半部），显示字符才是次要的（下半部）。

③ Linux几种中断信号的区别：HUP，INT，KILL，TERM，TSTP

Linux的HUP，INT，KILL，TERM，TSTP中断信号区别为：键入不同、对应操作不同、启用不同。

一、键入不同

1、HUP中断信号：HUP中断信号是当用户键入<Ctrl+X>时由终端驱动程序发送的信号。

2、INT中断信号：INT中断信号是当用户键入<Ctrl+I>时由终端驱动程序发送的信号。

3、KILL中断信号：KILL中断信号是当用户键入<Ctrl+Z>时由终端驱动程序发送的信号。

4、TERM中断信号：TERM中断信号是当用户键入<Ctrl+>时由终端驱动程序发送的信号。

5、TSTP中断信号：TSTP中断信号是当用户键入<Ctrl+T>时由终端驱动程序发送的信号。二、对应操作不同

1、HUP中断信号：HUP中断信号的对应操作为让进程挂起，睡眠。

2、INT中断信号：INT中断信号的对应操作为正常关闭所有进程。

3、KILL中断信号：KILL中断信号的对应操作为强制关闭所有进程。

4、TERM中断信号：TERM中断信号的对应操作为正常的退出进程。

5、TSTP中断信号：TSTP中断信号的对应操作为暂时停用进程。

三、启用不同

1、HUP中断信号：HUP中断信号发送后，可以重新被用户再次输入恢复启用进程。

2、INT中断信号：INT中断信号发送后，不可以重新被用户再次输入恢复启用进程。

3、KILL中断信号：KILL中断信号发送后，不可以重新被用户再次输入恢复启用进程。

4、TERM中断信号：TERM中断信号发送后，可以重新被用户再次输入启用进程。

5、TSTP中断信号：TSTP中断信号发送后，可以重新被用户再次输入继续使用进程。

④ Linux中断与定时器

所谓中断是指CPU在执行程序的过程中，出现了某些突发事件急待处理，CPU必须暂停当前程序的执行，转去处理突发事件，处理完毕后又返回原程序被中断的位置继续执行。根据中断的来源，中断可分为内部中断和外部中断，内部中断的中断源来自CPU内部（软件中断指令、溢出、除法错误等，例如，操作系统从用户态切换到内核态需借助CPU内部的软件中断），外部中断的中断源来自CPU外部，由外设提出请求。根据中断是否可以屏蔽，中断可分为可屏蔽中断与不可屏蔽中断（NMI），可屏蔽中断可以通过设置中断控制器寄存器等方法被屏蔽，屏蔽后，该中断不再得到响应，而不可屏蔽中断不能被屏蔽。
根据中断入口跳转方法的不同，中断可分为向量中断和非向量中断。采用向量中断的CPU通常为不同的中断分配不同的中断号，当检测到某中断号的中断到来后，就自动跳转到与该中断号对应的地址执行。不同中断号的中断有不同的入口地址。非向量中断的多个中断共享一个入口地址，进入该入口地址后，再通过软件判断中断标志来识别具体是哪个中断。也就是说，向量中断由硬件提供中断服务程序入口地址，非向量中断由软件提供中断服务程序入口地址。
嵌入式系统以及x86PC中大多包含可编程中断控制器（PIC），许多MCU内部就集成了PIC。如在80386中，PIC是两片i8259A芯片的级联。通过读写PIC的寄存器，程序员可以屏蔽/使能某中断及获得中断状态，前者一般通过中断MASK寄存器完成，后者一般通过中断PEND寄存器完成。定时器在硬件上也依赖中断来实现，典型的嵌入式微处理器内可编程间隔定时器（PIT）的工作原理，它接收一个时钟输入，当时钟脉冲到来时，将目前计数值增1并与预先设置的计数值（计数目标）比较，若相等，证明计数周期满，并产生定时器中断且复位目前计数值。

⑤ linux中断处理程序的方法

中断程序处理，使用kill或killall命令后面加上程序ID号（pid）或者程序名。查看程序ID使用ps 命令，然后，再用kill -9 <pid> 回车就可以把指定的程序中断了。再使用ps命令查看一下，原来的那个程序就没有了。

如果有多个名字相同的程序你想中断的话，就使用killall命令来指定程序名称，就可以中断多个相同名称的程序了。格式如下：
killall -9 httpd
我这里以中断httpd程序为例子。这样也可以中断程序执行。

⑥ Linux下通过哪个命令怎么查看中断

与Linux设备驱动中中断处理相关的首先是申请与释放IRQ的API request_irq()和free_irq()。

C++是一种面向对象的计算机程序设计语言，由美国AT&T贝尔实验室的本贾尼·斯特劳斯特卢普博士在20世纪80年代初期发明并实现，最初它被称作“C with Classes”（包含类的C语言）。

它是一种静态数据类型检查的、支持多重编程范式的通用程序设计语言，支持过程化程序设计、数据抽象、面向对象程序设计、泛型程序设计等多种程序设计风格。

在C基础上，一九八三年又由贝尔实验室的Bjarne Strou-strup推出了C++，C++进一步扩充和完善了C语言，成为一种面向 对象的程序设计语言。

C++目前流行的编译器最新版本是Borland C++ 4.5,Symantec C++ 6.1，和Microsoft Visual C++ 2012。

⑦ Linux如何及时响应外部中断

FPGA每隔100us给运行linux的ARM一个中断，要求在20us内响应中断，并读走2000*16bit的数据。
目前主要的问题是，当系统同时发生多个中断时，会严重影响linux对FPGA中断的响应时间。如何解决？

1、首先想到了ARM的FIQ，它可以打断IRQ中断服务程序，保证对外部FIQ的及时响应。但是发现linux只实现了IRQ，没有显示FIQ。
linux是从devicetree读取中断号，加入中断向量表的。

interrupts = <0x0 0x32 0x0>;中的第一个字段0表示非共享中断，非零表示共享中断，SDK产生的dts统一为0，此时第二字段的值比XPS中的小32；如果第一字段非零，则第二字段比XPS小16.
最后字段表示中断的触发方式。
IRQ_TYPE_EDGE_RISING =0x00000001,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING =0x00000002,
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH =0x00000004,
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW =0x00000008,
很明显，devicetree根本没有提供通知linux有FIQ的渠道。
2、再来看linux的IRQ
linux的中断分为上半部和下半部，上半部运行在IRQ模式，会屏蔽所有中断，下半部运行在SVC模式，会重新打开中断。
也就是说，当一个中断的上半部正在运行时（不能再次响应中断），FPGA的中断是不能被linux响应的；
反过来，当FPGA中断的上半部正在运行时（不能再次响应中断），其他的中断也不能被linux响应；
unsigned long flags;
...
local_irq_save(flags);
....

local_irq_restore(flags);

3.
ARM有七种模式，我们这里只讨论SVC、IRQ和FIQ模式。
我们可以假设ARM核心有两根中断引脚（实际上是看不见的），一根叫 irq pin, 一根叫fiq pin.
在ARM的cpsr中，有一个I位和一个F位，分别用来禁止IRQ和FIQ的。
先不说中断控制器，只说ARM核心。正常情况下，ARM核都只是机械地随着pc的指示去做事情，当CPSR中的I和F位为1的时候，IRQ和FIQ全部处于禁止状态。无论你在irq
pin和fiq pin上面发什么样的中断信号，ARM是不会理你的，你根本不能打断他，因为他耳聋了，眼也瞎了。
在I位和F位为0的时候，当irq
pin上有中断信号过来的时候，就会打断arm的当前工作，并且切换到IRQ模式下，并且跳到相应的异常向量表（vector)位置去执行代码。这个过程是自动的，但是返回到被中断打断的地方就得您亲自动手了。当你跳到异常向量表，处于IRQ的模式的时候，这个时候如果irq
pin上面又来中断信号了，这个时候ARM不会理你的，irq
pin就跟秘书一样，ARM核心就像老板，老板本来在做事，结果来了一个客户，秘书打断它，让客户进去了。而这个时候再来一个客户，要么秘书不断去敲门问，要么客户走人。老板第一个客户没有会见完，是不会理你的。
但是有一种情况例外，当ARM处在IRQ模式，这个时候fiq pin来了一个中断信号，fiq
pin是什么？是快速中断呀，比如是公安局的来查刑事案件，那才不管你老板是不是在会见客户，直接打断，进入到fiq模式下，并且跳到相应的fiq的异常向量表处去执行代码。那如果当ARM处理FIQ模式，fiq
pin又来中断信号，又就是又一批公安来了，那没戏，都是执法人员，你打不断我。那如果这个时候irq
pin来了呢？来了也不理呀，正在办案，还敢来妨碍公务。
所以得出一个结论： IRQ模式只能被FIQ模式打断，FIQ模式下谁也打不断。
在打不断的情况下，irq pin 或 fiq pin随便你怎么发中断信号，都是白发。
所以除了fiq能打断irq以外，根本没有所谓中断嵌套的情况。
Linux不用FIQ,只用到了IRQ。但是我们有时候一个中断需要处理很长时间，那我们就需要占用IRQ模式那么长的时间吗？没有，linux在IRQ模式下只是简单的记录是什么中断，马上就切换回了SVC模式，换句话说，Linux的中断处理都是在SVC模式下处理的。
只不过SVC模式下的ISR上半部关闭了当前中断线，下半部才重新打开

⑧ linux驱动中断，程序运行几个小时后系统崩溃

中断与定时器:
中断的概念:指CPU在执行过程中，出现某些突发事件急待处理，CPU暂停执行当前程序，转去处理突发事件
，处理完后CPU又返回原程序被中断的位置继续执行
中断的分类:内部中断和外部中断
内部中断:中断源来自CPU内部(软件中断指令、溢出、触发错误等)
外部中断:中断源来自CPU外部，由外设提出请求

屏蔽中断和不可屏蔽中断:
可屏蔽中断:可以通过屏蔽字被屏蔽，屏蔽后，该中断不再得到响应
不可平布中断:不能被屏蔽

向量中断和非向量中断:
向量中断:CPU通常为不同的中断分配不同的中断号，当检测到某中断号的中断到来后，就自动跳转到与该中断号对应的地址执行
非向量中断:多个中断共享一个入口地址。进入该入口地址后再通过软件判断中断标志来识别具体哪个是中断
也就是说向量中断由软件提供中断服务程序入口地址，非向量中断由软件提供中断入口地址

/*典型的非向量中断首先会判断中断源，然后调用不同中断源的中断处理程序*/
irq_handler()
{
...
int int_src = read_int_status();/*读硬件的中断相关寄存器*/
switch(int_src){//判断中断标志
case DEV_A:
dev_a_handler();
break;
case DEV_B:
dev_b_handler();
break;
...
default:
break;
}
...
}

定时器中断原理:
定时器在硬件上也以来中断，PIT(可编程间隔定时器)接收一个时钟输入，
当时钟脉冲到来时，将目前计数值增1并与已经设置的计数值比较，若相等，证明计数周期满，产生定时器中断，并
复位计数值。

如下图所示:

Linux中断处理程序架构:
Linux将中断分为:顶半部(top half)和底半部(bottom half)
顶板部:完成尽可能少的比较紧急的功能，它往往只是简单的读取寄存器中的中断状态并清除中断标志后就进行
“登记中断”(也就是将底半部处理程序挂在到设备的底半部执行队列中)的工作
特点：响应速度快

底半部:中断处理的大部分工作都在底半部，它几乎做了中断处理程序的所有事情。
特点：处理相对来说不是非常紧急的事件

小知识:Linux中查看/proc/interrupts文件可以获得系统中断的统计信息。

如下图所示:

第一列是中断号 第二列是向CPU产生该中断的次数

介绍完相关基础概念后，让我们一起来探讨一下Linux中断编程

Linux中断编程:
1.申请和释放中断
申请中断:
int request_irq(unsigned int irq,irq_handler_t handler,
unsigned long irqflags,const char *devname,void *dev_id)
参数介绍:irq是要申请的硬件中断号
handler是向系统登记的中断处理程序(顶半部)，是一个回调函数，中断发生时，系统调用它，将
dev_id参数传递给它
irqflags:是中断处理的属性,可以指定中断的触发方式和处理方式:
触发方式:IRQF_TRIGGER_RISING、IRQF_TRIGGER_FALLING、IRQF_TRIGGER_HIGH、IRQF_TRIGGER_LOW
处理方式:IRQF_DISABLE表明中断处理程序是快速处理程序，快速处理程序被调用时屏蔽所有中断
IRQF_SHARED表示多个设备共享中断,dev_id在中断共享时会用到，一般设置为NULL

返回值:为0表示成功，返回-EINVAL表示中断号无效，返回-EBUSY表示中断已经被占用，且不能共享
顶半部的handler的类型irq_handler_t定义为
typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int,void*);
typedef int irqreturn_t;

2.释放IRQ
有请求当然就有释放了
void free_irq(unsigned int irq,void *dev_id);
参数定义与request_irq类似

3.使能和屏蔽中断
void disable_irq(int irq);//等待目前中断处理完成(最好别在顶板部使用，你懂得)
void disable_irq_nosync(int irq);//立即返回
void enable_irq(int irq);//

4.屏蔽本CPU内所有中断:
#define local_irq_save(flags)...//禁止中断并保存状态
void local_irq_disable(void);//禁止中断，不保存状态

下面来分别介绍一下顶半部和底半部的实现机制

底半部机制:
简介:底半部机制主要有tasklet、工作队列和软中断
1.底半部是想方法之一tasklet
(1)我们需要定义tasklet机器处理器并将两者关联
例如:
void my_tasklet_func(unsigned long);/*定义一个处理函数*/
DECLARE_TASKLET(my_tasklet,my_tasklet_func,data);
/*上述代码定义了名为my_tasklet的tasklet并将其余
my_tasklet_func()函数绑定，传入的参数为data*/
(2)调度
tasklet_schele(&my_tasklet);
//使用此函数就能在是当的时候进行调度运行

tasklet使用模板:
/*定义tasklet和底半部函数并关联*/
void xxx_do_tasklet(unsigned long);
DECLARE_TASKLET(xxx_tasklet,xxx_do_tasklet,0);

/*中断处理底半部*/
void xxx_do_tasklet(unsigned long)
{
...
}

/*中断处理顶半部*/
irqreturn_t xxx_interrupt(int irq,void *dev_id)
{
...
tasklet_schele(&xxx_tasklet);//调度地板部
...
}

/*设备驱动模块加载函数*/
int __init xxx_init(void)
{
...
/*申请中断*/
result = request_irq(xxx_irq,xxx_interrupt,
IRQF_DISABLED,"xxx",NULL);
...

return IRQ_HANDLED;
}

/*设备驱动模块卸载函数*/
void __exit xxx_exit(void)
{
...
/*释放中断*/
free_irq(xxx_irq,xxx_interrupt);
...
}

2.底半部实现方法之二---工作队列
使用方法和tasklet类似
相关操作:
struct work_struct my_wq;/*定义一个工作队列*/
void my_wq_func(unsigned long);/*定义一个处理函数*/
通过INIT_WORK()可以初始化这个工作队列并将工作队列与处理函数绑定
INIT_WORK(&my_wq,(void (*)(void *))my_wq_func,NULL);
/*初始化工作队列并将其与处理函数绑定*/
schele_work(&my_wq);/*调度工作队列执行*/

/*工作队列使用模板*/

/*定义工作队列和关联函数*/
struct work_struct(unsigned long);
void xxx_do_work(unsigned long);

/*中断处理底半部*/
void xxx_do_work(unsigned long)
{
...
}

/*中断处理顶半部*/
/*中断处理顶半部*/
irqreturn_t xxx_interrupt(int irq,void *dev_id)
{
...
schele_work(&my_wq);//调度底半部
...
return IRQ_HANDLED;
}

/*设备驱动模块加载函数*/
int xxx_init(void)
{
...
/*申请中断*/
result = request_irq(xxx_irq,xxx_interrupt,
IRQF_DISABLED,"xxx",NULL);
...
/*初始化工作队列*/
INIT_WORK(&my_wq,(void (*)(void *))xxx_do_work,NULL);
}

/*设备驱动模块卸载函数*/
void xxx_exit(void)
{
...
/*释放中断*/
free_irq(xxx_irq,xxx_interrupt);
...
}