AOA 20.pdf

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

WYŁĄCZNOŚĆ DO PUBLIKOWANIA TEGO TŁUMACZENIA

POSIADA RAG

HTTP://WWW.R-AG.PRV.PL

„THE ART OF ASSEMBLY LANGUAGE ”

tłumaczone by KREMIK

Konsultacje naukowe: NEKRO

wankenob@priv5.onet.pl

nekro@pf.pl

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

ROZDZIAŁ DWUDZIESTY : KLAWIATURA PC

Klawiatura PC jest podstawowym ludzkim urządzeniem wejściowym w systemie. Chociaż wydaje się raczej

przyziemna, klawiatura jest podstawowym urządzeniem wejściowym dla większości programów, więc

nauczenie się jak oprogramować właściwie klawiaturę jest bardzo ważne w rozwijaniu aplikacji.

IBM i niezliczone wytwórnie klawiatur produkują liczne klawiatury dla PC i kompatybilnych. Większość

nowoczesnych klawiatur dostarcza przynajmniej 101 różnych klawiszy i są umiarkowanie kompatybilne z 101

Klawiszową rozszerzoną Klawiaturą IBM PC / AT. Te które dostarczają dodatkowych klawiszy ogólnie

programują te klawisze do emitowania sekwencji uderzeń klawiszy lub pozwalają użytkownikowi

oprogramować sekwencję uderzeń w klawisze dodatkowych klawiszy. Ponieważ 101 klawiszowa klawiatura

jest wszechobecna, zakładamy, że używamy jej w tym rozdziale.

Kiedy IBM rozwijał pierwszy PC, używali bardzo prostego sprzęgu pomiędzy klawiaturą a

komputerem. Kiedy IBM wprowadził PC/AT, zupełnie przeprojektowali interfejs klawiatury. Od czasu

wprowadzenia PC/AT, prawie każda klawiatura jest dostosowana do standardu PC/AT. Nawet kiedy IBM

wprowadził system PS/2, zmiany w interfejsie klawiatury i zgodna oddolnie z projektem PC/AT. Dlatego też,

rozdział ten będzie również ograniczony do urządzeń kompatybilnych z PC/AT ponieważ tylko kilka systemów i

klawiatur PC/XT jest jeszcze w użyciu.

Jest pięć głównych elementów klawiatury jakie będziemy rozpatrywać w tym rozdziale – podstawowe

informacje o klawiaturze, interfejs DOS, interfejs BIOS, podprogram obsługi przerwania klawiatury int 9 i

sprzętowy interfejs do klawiatury. Ostatnia sekcja tego rozdziału bezie omawiała jak udawać wejście klawiatury

w naszych aplikacjach.

20.1 PODSTAWY KLAWIATURY

Klawiatura PC jest komputerem systemowym w swoim własnym rozumieniu. Ukryto wewnątrz

klawiatury chip mikrokontrolera 8042, który stale skanuje przełączniki klawiatury aby sprawdzić czy naciśnięto

jakiś klawisz. Ten proces pracuje równolegle z normalną działalnością PC, dlatego klawiatura nigdy nie gubi

naciśniętego klawisza jeśli 80x86 w PC jest zajęty.

Typowo uderzenie w klawiaturę zaczyna się kiedy użytkownik naciśnie klawisz na klawiaturę. To

zamyka elektryczny kontakt w przełączniku mikrokontroler i wskazuje ,że naciśnięto przełącznik. Niestety ,

przełączniki (będące mechanicznymi rzeczami) nie zawsze zamykają (mają kontakt) tak gładko. Często,

kontakty odbijają się kilka razy zanim przejdą do stałego kontaktu. Jeśli chip mikrokontrolera odczyta stały

przełącznik, to odbijanie się kontaktów będzie wyglądało jak bardzo szybka seria naciśnięć klawisza i zwolnień.

To może generować wielokrotne naciśnięcia klawiszy na głównym komputerze, zjawisko znane jako odbijanie

klawisza, powszechne w wielu tanich i starych klawiaturach. Ale nawet na droższych i nowszych klawiaturach

odbijanie klucza jest problemem jeśli popatrzymy na przełączniki milion razy na sekundę; mechaniczne

przełączniki nie mogą po prostu uspokoić się tak szybko. Dlatego wiele algorytmów skanowania klawiatury

kontroluje jak często skanowana jest klawiatura. Typowy niedrogi klawisz będzie uspokajał się w ciągu pięciu

milisekund, więc jeśli oprogramowanie skanujące klawiaturę przygląda się temu klawiszowi co dziesięć

milisekund, więc kontroler będzie faktycznie gubił odbijanie klawisza.

Zanotujmy, ze naciśnięty klawisz nie jest wystarczającym powodem generowaniem kodu klawisza.

Użytkownik może przetrzymać naciśnięty klawisz wiele dziesiątków milisekund nim go zwolni. Sterownik

klawiatury nie musi generować owej sekwencji klawisza za każdym razem kiedy skanuje klawiaturę i znajduje

wciśnięty klawisz. Zamiast tego, powinien wygenerować pojedynczą wartość kodu klawisza kiedy klawisz

zmienia pozycję z górnej na dolną (operacja naciśnięcia) Po wykryciu, wciśniętego klawisza, mikrokontroler

wysyła kod klawisza do PC. Kod klawisza nie odnosi się do kodu ASCII dla tego klawisza, jest to wartość jaką

wybrał IBM kiedy po raz pierwszy zaprojektował klawiaturę dla PC.

Klawiatura PC w rzeczywistości generuje dwa kody klawisza dla każdego naciśniętego klawisza.

Generuje kod dolny, kiedy klawisz jest naciśnięty i kod górny, kiedy zwalniamy klawisz. Chip mikrokontrolera

8042 przekazuje te kody klawisza do PC, gdzie są przetwarzane przez podprogram obsługi przerwań

klawiaturowych. Posiadanie oddzielnego kodu dolnego i górnego jest ważne ponieważ pewne klawisze (takie jak

shift, control i alt) mają znaczenie tylko jeśli są wciśnięte. Poprzez generowanie górnych kodów dla wszystkich

klawiszy, klawiatura zapewnia ,że podprogram obsługi przerwań klawiaturowych wie jakie klawisze naciśnięto

podczas gdy użytkownik trzyma wciśnięty jeden z tych klawiszy. Poniższa tablica pokazuje kody klawiszy, jakie

mikrokontroler przekazuje do PC:

Klawisz Dół Góra Klawisz Dół Góra Klawisz Dół Góra

Klawisz

Dół Góra

Esc

[{

, <

center

1 !

]}

. >

right

2 @

83 Enter 1C

/ ?

3 #

Ctrl

R shift

end

4 $

*PrtScr

down

5 %

alt

pgdn

6 ^

Space

ins

7 &

CAPS

del

8 *

E0 35 B5

9 (

0A 8A

enter

E0 1C 9C

0 )

F11

- _

F12

= +

0D 8D

ins

E0 52 D2

Bksp

; :

del

E0 53 D3

Tab

‚ „

home

E0 47 C7

` ~

end

E0 4F CF

91 L shift 2A AA

pgup

E0 49 C9

\ |

F10

pgdn

E0 51 D1

NUM

left

E0 4B CB

2D AD

SCRL

right

E0 4D CD

home

E0 48 C8

down

E0 50 D0

pgup

R alt

E0 38 B8

R ctrl

E0 1D 9D

Lefy

Pause

E1 D1

45 E1

9D C5

Tablica 72: Kody klawiszy klawiatury PC (w hex)

Klawisze pogrubioną czcionką są to klawisze z klawiatury numerycznej. Zauważmy ,że pewne klawisze

przekazują dwa lub więcej kodów klawiszy do systemu. Klucze które przekazują więcej niż jeden kod klawisza

to nowe klawisze, dodane kiedy IBM zaprojektował 101 klawiszową rozszerzoną klawiaturę.

Kiedy kod klawisza przychodzi do PC, drugi mikrokontroler odbiera ten k0d, konwertuje na kod

klawisza, robi go dostępnym na porcie I/O 60h a potem wysyła przerwanie do procesora a potem zostawia go w

ISR’ze klawiatury pobierającym kod klawisza z portu I/O.

Podprogram obsługi przerwań klawiaturowych (int 9) odczytuje kod klawisza z portu wejściowego

klawiatury i odpowiednio przetwarza ten kod klawisza. Zauważmy, że kod klawisza system odbiera z

mikrokontrolera klawiatury jako pojedynczą wartość, pomimo, że pewne klawisze reprezentują do czterech

różnych wartości. Na przykład klawisz „A” na klawiaturze może stworzyć A, a, ctrl-A lub alt-A. Rzeczywisty

kod w systemie zależy od bieżącego stanu klawiszy modyfikujących (shift, ctrl, alt, capslock i numlock). NA

przykład, jeśli kod klawisza A nadchodzi jako (1Eh) i jest wciśnięty klawisz shift, system tworzy kod ASCII dla

dużej litery. Jeśli użytkownik naciśnie wiele klawiszy modyfikujących , system zadziała według priorytetów od

najniższego do najwyższego jak następuje:

• Żaden klawisz modyfikujący nie wciśnięty

• Numlock / Capslock (takie samo pierwszeństwo, najniższy priorytet)

• Shift

• Ctrl

• Alt (najwyższy priorytet)

Numlock i Capslock wpływają na różne zbiory klawiszy, więc nie ma żadnych niejasności wynikających z ich

równego pierwszeństwa w powyższym zestawieniu. Jeśli użytkownik naciśnie dwa klawisze modyfikujące w

tym samym czasie, system rozpozna tylko klawisz modyfikujący o najwyższym priorytecie. Na przykład, jeśli

użytkownik naciśnie klawisze cytr i alt, system rozpozna tylko klawisz alt. Klawisze numlock, capslock i shift są

specjalnymi przypadkami. Jeśli numlock lub capslock są aktywne, naciśnięcie shift uczyni je nieaktywnymi.

Podobnie jeśli numlock lub capslock są nieaktywne, naciśnięcie klawisza shift skutecznie „aktywuje” te

modyfikatory.

Nie wszystkie modyfikatory są poprawne dla każdego klawisza. Na przykład ctrl – 8 jest niepoprawną

kombinacją. Podprogram obsługi przerwania klawiaturowego zignoruje wszystkie kombinacje naciśnięć

klawiszy z niepoprawnymi klawiszami modyfikującymi. Z nieznanych powodów IBM zadecydował o

uczynieniu pewnych kombinacji poprawnymi a innych niepoprawnymi. Na przykład ctrl – left i ctrl - right są

poprawne ale ctrl – up i ctrl –down już nie. Jak poprawić ten problem zobaczymy trochę później.

Klawisze shift, alt i ctrl są aktywnymi modyfikatorami. To znaczy, modyfikacja naciśniętego klawisza

wystąpi tylko, kiedy użytkownik trzyma wciśnięty jeden z tych klawiszy modyfikujących. ISR klawiatury śledzi

czy klawisze te są wciśnięte czy nie. Przeciwnie, klawisze numlock, scroll lock i capslock są modyfikatorami

przełączającymi. ISR klawiaturowy odwraca powiązane bity za każdym razem kiedy widzi dolny kod

następujący po kodzie górnym, dla tych klawiszy.

Większość klawiszy klawiatury PC odpowiada znakom ASCII. Kiedy ISR klawiaturowy napotka taki

znak, tłumaczy go na 16 bitową wartość, której najmniej znaczący bajt jest kodem ASCII a bardziej znaczący

bajt kodem klawiaturowym klawisza. Na przykład, naciskając „A”, bez modyfikatora, z shift i z control

tworzymy odpowiednio 1E61h, 1E41h i 1E01h, („a”, „A” i ctrl-A) Wiele sekwencji klawiszy nie ma

odpowiedników kodów ASCII. Na przykład klawisze funkcyjne, klawisz sterujący kursorem i sekwencja

klawisza alt nie mają odpowiedników kodów ASCII. Dla tych specjalnych, rozszerzonych kodów, ISR

klawiaturowy przechowuje zero w mnij znaczącym bajcie (gdzie zazwyczaj jest kod ASCII) a rozszerzony kod

idzie do bardziej znaczącego bajtu. Kod rozszerzony jest zazwyczaj, chociaż z pewnością nie zawsze, kodem

klawiaturowym dla tego klawisza.

Jedyny problem z kodem rozszerzonym jest taki, że wartość zero jest poprawnym znakiem ASCII (

znak NUL). Dlatego też nie możemy bezpośrednio wprowadzić znaku NUL do aplikacji. Jeśli aplikacja musi

wprowadzić znak NUL, IBM ma zarezerwowane miejsce w pamięci dla rozszerzonego kodu 0300h (ctrl-3) .

Aplikacja wyraźnie musi skonwertować ten rozszerzony kod do znaku NUL (w rzeczywistości tylko rozpoznać

bardziej znaczący bajt wartości 03 ponieważ najmniej znaczący bajt jest już znakiem NUL). Na szczęście,

bardzo niewiele programów musi zezwalać na wprowadzanie znaku NUL z klawiatury, więc ten problem jest

rzadkością.

Następująca tablica pokazuje kod klawiaturowy i rozszerzony ISR klawiaturowego generowane dla

aplikacji w odpowiedzi na naciśnięcie klawisza z różnymi modyfikatorami Kody rozszerzone są pogrubione.

Wszystkie wartości ( z wyjątkiem kolumny kodów klawiaturowych) przedstawiają osiem najmniej znaczących

bitów 16 bitowego kodu. Bardziej znaczący bajt pochodzi z kolumny kodów klawiaturowych.

Klawisz

Kod

klawiaturowy

ASCII

Shift

Ctrl

Alt

Num

Caps

Shift

Caps

Shift

Num

Esc

1 !

7800

2 @

0300

7900

3 #

7A00

4 $

7B00

5 %

7C00

6 ^

7D00

7 &

7E00

8 *

7F00

9 (

8000

0 )

8100

- _

8200

= +

8300

Bksp

Tab

0F00

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

[{

]}

enter

ctrl

1E00

1F00

2000

2100

2200

2300

2400

2500

2600

; :

‘ “

` ~

Lshift

\ |

2C00

2D00

2E00

2F00

3000

3100

3200

, <

. >

/ ?

Rshift

* PrtSc

INT 5

alt

space

caps

3B00

5400

5E00

6800

3B00

5400

3C00

5500

5F00

6900

3C00

5500

3D00

5600

6000

6A00

3D00

5600

3E00

5700

6100

6B00

3E00

5700

3F00

5800

6200

6C00

3F00

5800

4000

5900

6300

6D00

4000

5900

4100

5A00

6400

6E00

4100

5A00

4200

5B00

6500

6F00

4200

5B00

4300

5C00

6600

7000

4300

5C00

F10

4400

5D00

6700

7100

4400

5DD0

5D00

num

scrl

home

4700

7700

4700

4800

pgup

4900

8400

4900

left

4B00

7300

4B00

center

4C00

right

4D00

7400

4D00

end

4F00

7500

4F00

down

5000

pgdn

5100

7600

5100

ins

5200

del

5300

Tablica 73: Kody klawiatury (w hex)

Klawiatura 101 klawiszowa ogólnie rzecz biorąc dostarcza klawisza enter i „/” w bloku klawiatury

numerycznej. Chyba, że piszemy własny ISR klawiaturowy int 9, wtedy nie będziemy mogli rozróżniać tych

klawiszy od klawiszy z klawiatury głównej. Oddzielny blok sterowania kursorem również generuje taki sam

kod rozszerzony co blok numeryczny, z wyjątkiem tego ,że nigdy nie generuje numerycznego kodu ASCII. W

przeciwnym razie, nie możemy rozróżnić klawiszy z odpowiadającymi klawiszami na klawiaturze numerycznej

(zakładając oczywiście, że numlock jest wyłączony).

ISR klawiaturowy dostarcza specjalnej umiejętności, która pozwala nam wprowadzać kod ASCII dla

wciskanych klawiszy bezpośrednio z klawiatury. Robiąc to wciskamy klawisz alt i wpisujemy dziesiętny kod

ASCII (0..255) dla znaku z klawiatury numerycznej. ISR klawiaturowy skonwertuje to naciśnięcie klawisza na

ośmiobitową wartość, dokładając zero w bardziej znaczącym bajcie do znaku i używa tego jako kodu znaku.

ISR klawiaturowy wprowadza 16 bitową wartość do bufora roboczego PC Systemowy bufor roboczy

jest cykliczną kolejką która używa następujących zmiennych:

40:1A - HeadPtr

word ?

40:1C - TailPtr

word ?

40:1E - Buffer

word 16 dup (?)

ISR klawiaturowy wprowadza dane pod lokację wskazywaną przez TailPtr. Funkcja klawiaturowa

BIOS usuwa znaki z lokacji wskazywanej przez zmienną HeadPtr. Te dwa wskaźniki prawie zawsze zawierają

offset tablicy Buffer. Jeśli te dwa wskaźniki są równe, bufor roboczy jest pusty. Jeśli wartość w HeadPtr jest

dwa razy większa niż wartość w TailPtr (lub HeadPtr zawiera 1Eh a TailPtr 3Ch) wtedy bufor jest pełny a ISR

klawiaturowy będzie odrzucał dodatkowe naciskania klawiszy.

Zauważmy, że zmienna TailPtr zawsze wskazuje następną dostępną lokację w buforze roboczym.

Ponieważ nie ma zmiennej„licznik” dostarczającej liczby wejść w buforze, musimy zawsze zostawić jedno

wolne wejście w obszarze bufora; to oznacza, że bufor roboczy może przechowywać tylko 15 a nie 16 naciśnięć

klawisza.

Oprócz bufora roboczego, BIOS utrzymuje kilka innych zmiennych powiązanych z klawiaturą w

segmencie 40h. Poniższa tablica pokazuje te zmienne i ich zawartość:

Nazwa

Adres

Rozmiar

Opis

KbdFlags1

(flagi modyfikatorów)

40:17

Bajt

Bajt ten utrzymuje bieżący stan klawiszy

modyfikujących na klawiaturze. Bity

mają następujące znaczenie:

bit 7: wprowadzono tryb przełączania

bit 6: przełączony Capslock (1 =

włączony)

bit 5: przełączenie Numlock (1 =

włączony)

bit 4: przełączony Scroll lock (1 =

włączony)

bit 3: klawisz Alt (1 = wciśnięty)

bit 2: klawisz Ctrl (1 = wciśnięty)

bit 1: Lewy shift (1 = włączony)

bit 0: prawy shift (1 = włączony)

KbdFlags2

40:18

Bajt

Określa czy przełączany klawisz jest

obecnie w dole

bit 7: Klawisz Insert (w dole jeśli 1

bit 6: Klawisz Capslock (jak wyżej)

bit 5:Klawisz Numlock (jak wyżej)

bit 4: Klawisz Scroll lock (jak wyżej)

bit 3: Stan pauzy (ctrl+Numlock) jeśli 1

bit 2: Klawisz SysReq (jak wyżej)

bit 1: Klawisz lewy alt (jak wyżej)

bit 0: Klawisz lewy ctrl (jak wyżej)

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: