Linux对电平触发与沿触发中断的区别

对于电平触发中断和沿触发中断，在Linux中分别用了handle_level_irq和handle_edge_irq进行处理。中断发生后，系统的中断开关会自动处于disable状态，这由CPU的硬件保证（至少arm中是这样），所以两个函数都在中断禁止的环境中执行。

handle_level_irq
void handle_level_irq (unsigned int irq, struct irq_desc *desc)
spin_lock(&desc->lock);
mask_ack_irq(desc, irq); // 调用了mask，unmask之前不应该再进入这个中断
// 如果是嵌套调用，直接退出
if (unlikely(desc->status & IRQ_INPROGRESS))
goto out_unlock;
desc->status &= ~(IRQ_REPLAY | IRQ_WAITING);
…
action = desc->action;
if (unlikely(!action || (desc->status & IRQ_DISABLED)))
goto out_unlock;

desc->status |= IRQ_INPROGRESS; // 加中断处理，防止嵌套调用
spin_unlock(&desc->lock); // 解锁，为可能的嵌套做准备
/* handle_IRQ_event中可能会开中断，如果unmask也被调用，可能会产生嵌套调用 */
action_ret = handle_IRQ_event(irq, action);
if (!noirqdebug)
note_interrupt(irq, desc, action_ret);

spin_lock(&desc->lock); // 重新加锁
desc->status &= ~IRQ_INPROGRESS; // 去除中断处理标记
if (!(desc->status & IRQ_DISABLED) && desc->chip->unmask)
// 不管前面handle_IRQ_event中有没有unmask，这里再unmask一次
desc->chip->unmask(irq);
out_unlock:
spin_unlock(&desc->lock);

handle_edge_irq
void handle_edge_irq (unsigned int irq, struct irq_desc *desc)
spin_lock(&desc->lock);
desc->status &= ~(IRQ_REPLAY | IRQ_WAITING);

if (unlikely((desc->status & (IRQ_INPROGRESS | IRQ_DISABLED)) ||
!desc->action)) {
desc->status |= (IRQ_PENDING | IRQ_MASKED); // 设置中断嵌套标记
mask_ack_irq(desc, irq);
goto out_unlock;
}
…
/* ack，这个中断的状态标记被清除 */
desc->chip->ack(irq);
/* Mark the IRQ currently in progress.*/
desc->status |= IRQ_INPROGRESS; // 设置中断处理标记位

do {
struct irqaction *action = desc->action;
irqreturn_t action_ret;
…
if (unlikely((desc->status &
(IRQ_PENDING | IRQ_MASKED | IRQ_DISABLED)) ==
(IRQ_PENDING | IRQ_MASKED)))
{ // 如果有中断嵌套发生，在这里调用unmask，重新允许嵌套
desc->chip->unmask(irq);
desc->status &= ~IRQ_MASKED;
}

desc->status &= ~IRQ_PENDING;
spin_unlock(&desc->lock);
/* handle_IRQ_event中可能会重新开中断，导致中断嵌套 */
action_ret = handle_IRQ_event(irq, action);
if (!noirqdebug)
note_interrupt(irq, desc, action_ret);
spin_lock(&desc->lock);
} while ((desc->status & (IRQ_PENDING | IRQ_DISABLED)) == IRQ_PENDING);

desc->status &= ~IRQ_INPROGRESS;
out_unlock:
spin_unlock(&desc->lock);

根据代码可知，这两个函数的处理大同小异，都是调用handle_IRQ_event进行实质性的中断处理工作；它们的区别在于中断嵌套的处理。
l 在电平触发中断处理中，在handle_level_irq的一开始就调用了mask_ack_irq，屏蔽此中断，所以理论上不会产生同一个中断的嵌套调用。但是，在handle_IRQ_event中，会调用驱动程序登记的中断回调函数，而这些函数内核无法控制，无法保证其不调用unmask过程。所以，在调用handle_IRQ_event时，可能仍会出现同一个中断嵌套的情况。解决这个问题的方法很简单，在刚进入handle_level_irq时，使用desc->status & IRQ_INPROGRESS判断当前是否处于嵌套中，如果是嵌套，则直接返回。
l 在沿触发中断处理中，允许同一个中断的嵌套处理，此时使用IRQ_PENDING来标记嵌套，然后在handle_edge_irq中使用do-while来循环处理嵌套中断。沿触发中断在判断当前处于嵌套时，会调用mask禁止再一次出现嵌套，防止中断处理过程被频繁打断。

在实际写驱动过程中，经常会出现错误地使用handle_level_irq处理沿触发中断，或者错误地使用handle_edge_irq处理电平触发中断的情况，下面分析一下出现这两种错误时的现象：
使用handle_level_irq处理沿触发中断
由于handle_level_irq中调用了mask，直到中断处理完成之后才调用unmask，在这期间不会响应新的中断，所以沿触发的中断在这个过程中会丢失。
使用handle_edge_irq处理电平触发中断
handle_edge_irq不会调用mask，所以在调用handle_IRQ_event时，如果重新打开中断，就会进入嵌套。嵌套过程中会调用mask，禁止第二次嵌套出现，同时设置IRQ_PENDING标记。等到handle_IRQ_event返回时，由于那个IRQ_PENDING的存在，会再一次调用handle_IRQ_event，导致效率降低。