Роб Кёртен - Введение в QNX/Neutrino 2. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX Realtime Platform
А теперь представьте себе другой случай:
Разделяемые прерывания с перекрытием.
Это как раз та самая проблемная ситуация.
Устройство Ethernet запрашивает прерывание первым. Это приводит к тому, что выставляется сигнал прерывания (передний фронт импульса распознается контроллером прерываний), и ядро вызывает первый в очереди обработчик прерывания (драйвер SCSI; этап 1). Обработчик драйвера SCSI смотрит на свои аппаратные средства и говорит: «Не, это не мое. Ладно, забудь» (этап 2). Затем ядро вызывает следующий обработчик прерывания в очереди, соответствующий плате Ethernet (этап 3). Обработчик драйвера Ethernet смотрит на свои аппаратные средства и восклицает: «О! Мои аппаратные средства запросили прерывание! Надо очистить источник». И тут, как назло, как раз в процессе очистки устройство SCSI генерирует прерывание (этап 4).
Когда ISR платы Ethernet завершит очистку источника прерываний (этап 5), сигнал прерывания по-прежнему останется выставлен вследствие возникшего прерывания от устройства SCSI. Однако, контроллер прерываний, запрограммированный на режим чувствительности по фронту, реагирует на переход группового сигнала прерывания из неактивного состояния в активное. А этого не будет, потому что ядро уже вызвало оба обработчика прерываний и теперь ждет другое прерывание от контроллера.
В этом случае подходящим решением был бы режима чувствительности по уровню, потому что когда ISR Ethernet завершится, и ядро выдаст контроллеру сигнал EOI, контроллер сможет распознать, что сигнал прерывания все еще активен, и прервет ядро заново. Тогда ядро снова прошло бы по всей цепочке ISR, и на этот раз обработкой занялся бы ISR драйвера SCSI.
Выбор режима чувствительности зависит от типа аппаратных средств и стартового кода. Некоторые аппаратные средства поддерживают только либо один, либо другой режим. Аппаратные средства, которые поддерживают оба режима, могут быть запрограммированы на тот или иной режим стартовым кодом. За окончательным ответом обращайтесь к документации по BSP (Board Support Package — пакет поддержки платы), поставляемого с вашей системой.
Написание обработчиков прерываний
Давайте посмотрим, как настроить обработчики прерываний — вызовы, характеристики и кое-какие стратегии реализации.
Подключение обработчиков прерываний
Для подключения к источнику прерывания воспользуйтесь функцией InterruptAttach() или InterruptAttachEvent().
#include <sys/neutrino.h>
int InterruptAttachEvent(int intr,
const struct sigevent *event, unsigned flags);
int InterruptAttach(int intr,
const struct sigevent* (*handler)(void *area, int id),
const void *area, int size, unsigned flags);
Параметр intr определяет, к какому прерыванию вы хотите подключить обработчик.
Передаваемые значения определяются стартовым кодом, который перед запуском QNX/Neutrino, среди прочего, инициализирует контроллер обработки прерываний. (В документации по QNX/ Neutrino приводится подробная информация о стартовом коде; см. Справочник по утилитам, главы startup-*, например, startup-p5064.)
Уже здесь функции InterruptAttach() и InterruptAttachEvent() различаются. Рассмотрим сначала функцию InterruptAttachEvent(), как более простую. Затем вернемся к рассмотрению функции InterruptAttach().
Подключение с помощью функции InterruptAttachEvent()Функция InterruptAttachEvent() принимает два дополнительных аргумента: event, который является указателем на структуру struct sigevent, описывающую генерируемое событие, а также flags. Функция InterruptAttachEvent() сообщает ядру, что при обнаружении прерывания должно быть сгенерировано событие event, после чего данный уровень прерываний должен быть демаскирован. Отметьте, что за то, как интерпретировать событие и какой поток перевести в состояние READY, отвечает ядро, при обнаружении прерывания.
Подключение с помощью функции InterruptAttach()При использовании функции InterruptAttach() мы определяем другой набор параметров. Параметр handler — это адрес функции, которую надо вызвать. Как видно из прототипа, функция handler() возвращает структуру struct sigevent (указывающую на тип события, которое следует сгенерировать) и принимает два параметра. Первый передаваемый параметр — area, тот самый, который передается функции InterruptAttach(). Второй параметр, id, — идентификатор прерывания, его также возвращает InterruptAttach(). Он применяется для идентификации прерывания, а также для маскирования, демаскирования, блокировки и деблокировки прерывания. Четвертый параметр InterruptAttach(), size, указывает размер (в байтах) области данных, которая передается в параметре area. И, наконец, пятый параметр — flags — тот же самый параметр flags, что и у InterruptAttachEvent(); мы скоро к нему вернемся.
Теперь, когда вы подключились к прерываниюДопустим, что вы уже вызвали функцию InterruptAttachEvent() или InterruptAttach().
Поскольку подключение к прерываниям — не та вещь, которую вы хотели бы позволять кому попало, QNX/Neutrino позволяет делать это только потокам, у которых есть право «привилегированного ввода/вывода» («I/O privity») (см. функцию ThreadCtl() в справочном руководстве по Си-библиотеке QNX/Neutrino). Получить это право могут только потоки, которые выполняются под идентификатором пользователя root или которые установили свой идентификатор пользователя в root при помощи setuid(). Следовательно, реально эти права есть только у root. (Что, кстати, вполне логично — зачем несуперпользовательскому процессу привилегированный ввод/вывод? — прим. ред.)
Ниже приведен фрагмент программы, в котором реализовано подключение ISR к вектору аппаратного прерывания, идентифицируемого константой HW_SERIAL_IRQ:
#include <sys/neutrino.h>
int InterruptID;
const struct sigevent* intHandler(void *arg, int id) {
...
}
int main (int argc, char **argv) {
interruptID =
InterruptAttach(HW_SERIAL_IRQ, intHandler, sevent,
sizeof(event), 0);
if (interruptID == -1 {
fprintf(stderr, "%s: ошибка подключения к IRQ %dn",
progname, W_SERIAL_IRQ);
perror(NULL);
exit(EXIT_FAILURE);
}
...
return (EXIT_SUCCESS);
}
Теперь, если по данному вектору произойдет прерывание, наш обработчик будет подвергнут диспетчеризации. При вызове функции InterruptAttach() ядро демаскирует указанный источник прерываний на уровне контроллера (если это прерывание еще не демаскировано, что имело бы место в случае многочисленных обработчиков одного и то же прерывания).
Отключение обработчика прерывания
Когда вы закончили с обработчиком прерывания, вы можете пожелать уничтожить связь между ним и вектором:
int InterruptDetach(int id);
Я сказал «можете», потому что обрабатывающие прерывания потоки, как правило, используются в серверах, а серверы обычно не завершаются. Это часто ведет к предрассудку, что хорошо организованному серверу никогда не понадобится самостоятельно вызывать InterruptDetach(). К тому же, при смерти потока или процесса ОС автоматически отключит все связанные с ним обработчики прерываний. Таким образом, если программа просто дойдет до конца main(), вызовет exit() или завершится по SIGSEGV, все ее ISR будут автоматически отключены от соответствующих векторов прерываний. (Впрочем, вы, вероятно, пожелаете сделать это несколько изящнее, запретив соответствующему устройству генерацию прерываний. Если же прерывание разделяемое, и его используют другие устройства, то здесь двух вариантов быть не может вообще — вы просто обязаны «убрать за собой», иначе у вас либо больше не будет прерываний (в режиме чувствительности по фронту), либо пойдет постоянный поток запросов на прерывание (в режиме чувствительности по уровню).
Продолжая вышеприведенный пример, если бы мы захотели отключиться от прерывания, то мы использовали бы следующий код:
void terminateInterrupts(void) {
InterruptDetach(interruptID);
}
Если это последний ISR, связанный с данным вектором прерывания, то ядро автоматически произведет маскирование источника прерывания на уровне контроллера, чтобы таких прерываний больше не возникало.
Параметр flags
Последний параметр, flags, управляет различными дополнительными опциями:
_NTO_INTR_FLAGS_END
Указывает, что данный обработчик должен сработать после всех других обработчиков данного прерывания (если они есть).
