中斷

中斷是裝置需要維修時產生的非同步事件。舉例來說，當序列埠提供資料或乙太網路封包抵達時，就會產生中斷。中斷可讓驅動程式庫在事件發生時立即得知，但不必花時間輪詢 (主動等待) 事件。

使用中斷的驅動程式庫一般架構，是在驅動程式庫啟動 / 繫結作業期間建立背景中斷處理執行緒 (IHT)。這個執行緒會等待中斷發生，並在發生中斷時執行某種服務動作。

以序列埠驅動程式庫為例。發生下列任一事件時，裝置可能會收到中斷信號：

  • 已收到一或多個字元，
  • 現在可傳輸一或多個字元，
  • 控制線 (例如 DTR) 的狀態已變更。

中斷會喚醒 IHT。 IHT 會判斷事件原因，通常是讀取一些狀態暫存器。接著，系統會執行適當的服務函式來處理事件。完成後，IHT 會返回休眠狀態，等待下一個中斷。

舉例來說，如果收到字元，IHT 會喚醒、讀取指出「資料可用」的狀態暫存器，然後呼叫函式，將序列埠 FIFO 中的所有可用字元排入驅動程式庫的緩衝區。

不需要核心層級的程式碼

您可能熟悉使用中斷服務常式 (ISR) 的其他作業系統。這些是核心層級的處理常式，會在具備權限的模式中執行，並與中斷控制器硬體介面互動。

在 Fuchsia 中，核心會處理中斷處理的特殊權限部分，並提供驅動程式庫使用的執行緒層級函式。

不同的是，IHT 是在執行緒層級執行，而 ISR 則是在核心層級執行，環境非常受限 (有時也很脆弱)。主要優點是如果 IHT 發生當機，只會導致驅動程式庫停止運作，但如果 ISR 發生故障，則可能導致整個作業系統停止運作。

附加至中斷

目前只有 PCI 匯流排會提供中斷。 支援兩種中斷類型：傳統和訊息信號中斷 (MSI)。

因此，如要在 PCI 上使用中斷，請採取下列做法：

  1. 判斷裝置支援的類型 (舊版或 MSI)，
  2. 將中斷模式設為相符，
  3. 取得裝置的中斷向量控制碼 (通常只有一個，但可能有多個)，
  4. 啟動 IHT 背景執行緒，
  5. 安排 IHT 執行緒等待中斷 (步驟 3 中的控制代碼)。

步驟 1 和 2 由 `Pci::ConfigureInterruptMode 輔助函式處理：

// Configure interrupt mode.
uint32_t irq_cnt = 1;
fuchsia_hardware_pci::InterruptMode mode;
zx_status_t status = pci.ConfigureInterruptMode(irq_cnt, &mode);
if (status != ZX_OK) {
  // handle error
}

Pci::ConfigureInterruptMode() 會採用兩個引數：

#include <lib/device-protocol/pci.h>

zx_status_t Pci::ConfigureInterruptMode(uint32_t requested_irq_count,
                                        fpci::InterruptMode* out_mode);

第一個引數 requested_irq_count 是您想要的插斷數。

第二個引數是裝置支援的中斷模式的 out 參數。

設定中斷支援後，請呼叫 Pci::MapInterrupt()，為所選中斷建立控制代碼。請注意， Pci::MapInterrupt() 具有下列原型：

#include <lib/device-protocol/pci.h>

zx_status_t Pci::MapInterrupt(uint32_t which_irq, zx::interrupt* out_interrupt);

第一個引數 which_irq 表示您想要的裝置相對中斷編號，第二個引數則是所建立中斷物件的指標。

現在您已取得中斷控制代碼。

請注意，絕大多數裝置只有一個中斷，因此只要為 which_irq 傳遞 0 即可，這是正常現象。如果裝置有多個中斷，一般做法是在 for 迴圈中執行 pci::MapInterrupt() 函式，並將控制代碼繫結至每個中斷。

等待中斷

在 IHT 中，您會呼叫 zx::interrupt::wait() 等待中斷。 適用下列原型：

zx_status_t zx::interrupt::wait(zx::time* out_timestamp);

第一個參數可以是 nullptr (一般情況)，也可以是指向時間戳記的指標，指出中斷觸發時間 (以奈秒為單位，相對於使用 zx_clock_get_monotonic() 擷取的單調時鐘來源)。

因此，典型的 IHT 會具有下列形狀：

int MyDevice::IrqThread() {
    for (;;) {
        zx_status_t status = dev->irq_.wait(nullptr);
        // do stuff
    }
}

裝置類別有一個成員 (此處為 irq_)，是您從 Pci::MapInterrupt() 取得的物件。

邊緣與層級中斷模式

中斷硬體可採用「邊緣」或「層級」兩種模式運作。

在邊緣模式下，中斷會在上升緣 (硬體訊號從非作用中變為作用中時) 觸發，且只會觸發一次。也就是說，信號必須先返回非使用中狀態，才能再次獲得辨識。

在層級模式中，硬體訊號處於有效狀態時，中斷會處於有效狀態。

通常，中斷專用時會使用邊緣模式，中斷由多部裝置共用時則會使用層級模式 (因為您希望中斷保持有效，直到所有裝置都取消判斷要求行)。

Zircon 核心會視情況自動遮蔽及取消遮蔽中斷。如果是層級觸發的硬體中斷，zx::interrupt::wait() 會先遮罩中斷，然後再傳回，並在下次呼叫時取消遮罩。如果是邊緣觸發的中斷，中斷會保持未遮蔽狀態。

IHT 不應執行任何長時間執行的工作。如果驅動程式要執行長時間的工作，請使用背景工作執行緒。

關閉使用中斷的驅動程式庫

如要乾淨地關閉使用中斷的驅動程式庫，可以透過 zx::interrupt::destroy() 中止 zx::interrupt::wait() 呼叫。

這個概念是，當前景執行緒判斷應關閉驅動程式庫時，只要毀損中斷控制代碼，就會導致 IHT 關閉：

void MyDevice::Stop() {
  // destroy the handle, this will cause zx_interrupt_wait() to pop
  irq_.destroy();
  irq_thread_.join();
  ...
}

int MyDevice::IrqThread() {
    ...
    for(;;) {
        zx_status_t status = irq_.wait(nullptr);
        if (status == ZX_ERR_CANCELED) {
            // we are being shut down, do any cleanups required
            ...
            break;
        }
        ...
    }
}

主執行緒在要求關閉時，會終止中斷控制代碼。這會導致 IHT 的 zx::interrupt::wait() 呼叫以錯誤代碼喚醒。IHT 會查看錯誤代碼 (在本例中為 ZX_ERR_CANCELED)，並決定是否要終止。同時，主執行緒會等待加入 IHT，並呼叫 thread::join()。IHT 結束後，thread::join() 會傳回，主執行緒即可完成處理作業。

進階讀者可以查看其他可用的中斷相關函式：