ISR 极简 4 步流程¶

日期：2026-06-25 标签：rust, isr, riscv, interrupt, uart, dependency-injection

来源：StarryOS uart_16550/src/async_/isr.rs:71-92 通读。范围：NS16550 ISR handler 的 4 步流程 + 依赖注入设计。

4 步流程¶

pub fn uart_isr_handler(_irq, base, fn_disable_rx, fn_disable_tx) {
    unsafe {
        let regs = IsrRegisters::new(base);
        let isr = regs.read_isr();  // 1. 读 ISR 寄存器
        match isr.interrupt_type() {
            Some(RDR|RTI) => {
                fn_disable_rx();     // 2. 禁用对应中断
                RX_WAKER.wake();     // 3. 唤醒 waker
            }
            Some(THRE) => {
                fn_disable_tx();
                TX_WAKER.wake();
                if regs.read_lsr().contains(TEMT) {
                    DRAIN_WAKER.wake();
                }
            }
            _ => {}
        }
        // 4. 立即返回
    }
}

全程 ~1.5 µs。

3 个中断类型¶

NS16550 ISR 寄存器的 bits 2-1 编码：

bits 2:1	类型	处理
00	ModemStatus	忽略（`_ => {}`）
01	THRE	TX + 条件 DRAIN
10	RDR	RX
11	RTI	RX（与 RDR 合并）

RDR + RTI 合并：两者都意味着"有 RX 数据"。

IsrRegisters：锁无关 MMIO 读取¶

pub(crate) struct IsrRegisters {
    base: NonNull<u8>,
}

impl IsrRegisters {
    pub(crate) unsafe fn read_isr(&self) -> ISR {
        let ptr = self.base.as_ptr().add(offsets::ISR);
        ISR::from_bits_retain(ptr.read_volatile())
    }
}

不走 Uart16550::isr()（需要 SpinNoIrq 锁，违反 ISR 极简），改用 read_volatile 读 MMIO 寄存器。

read_volatile 防止编译器优化掉寄存器读。

DRAIN_WAKER 条件唤醒¶

if regs.read_lsr().contains(LSR::TRANSMITTER_EMPTY) {
    DRAIN_WAKER.wake();
}

时机	THR_EMPTY	TEMT	唤醒
THRE 中断 + 移位寄存器还在发	1	0	TX
THRE 中断 + 移位寄存器也空	1	1	TX + DRAIN

tcdrain 关心"全部数据离开芯片到线缆"，必须 TEMT 才算完成。

依赖注入¶

fn_disable_rx: fn() 和 fn_disable_tx: fn() 是函数指针参数。

// uart_init.rs:171
fn uart_isr_wrapper(_irq: usize) {
    uart_isr_handler(_irq, base,
        || UART_PORT.update_ier(IER::empty(), IER::DATA_READY),
        || UART_PORT.update_ier(IER::empty(), IER::THR_EMPTY),
    );
}

uart_16550 crate 不知道 StarryOS 的 UART_PORT。调 OS API = OS 耦合，函数指针注入 = 解耦。

维度	调 OS API	注入
解耦	❌	✅
性能	零开销	~1ns 函数指针
类型安全	编译期	编译期

Q8.2 修复¶

之前 ISR 中调 uart.isr() + disable_*_intr() 走 SpinNoIrq 锁。

Q8.2 修复：拆出 uart_isr_handler + 闭包，锁只在 update_ier 一处。