《ORANGE-s-一个操作系统实现》输入输出系统（5-1）

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键盘

操作系统需要交互，首先就是键盘

从中断开始：键盘的初体验

因为8259A的IRQ1就是键盘，现在我们写一个键盘的处理程序：

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PUBLIC void keyboard_handler(int irq)
{
    disp_str("*");
}

这个结果就是每按一次键盘，就会打印一个星号。
然后添加中断处理程序，并打开键盘中断：

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PUBLIC void init_keyboard()
{
    put_irq_handler(KEYBOARD_IRD,keyboard_handler);/*设定键盘中断程序*/
    enable_irq(KEYBOARD_IRQ);/*开键盘中断*/
}

然后在proto.h中声明init_keyboard()并调用它。
make之后，运行结果如下。
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然后问题出现了，按了一次以后就没法再按出星号了。

AT、PS/2键盘

下图左边是PS/2键盘的接口，右边是AT键盘的接口，现在主流的都是USB的了。
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键盘敲击的过程

在键盘中存在一个叫做键盘编码器的芯片，它通常是Intel 8048以及兼容芯片，作用是监视键盘的输入，并把适当的数据传送给计算机。另外在计算机主板上还有一个键盘控制器，用来接受和解码来自键盘的数据，并与8259A以及软件等进行通信。如下图：
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敲击键盘有两个方面的含义：动作和内容。动作有三类:按下、保持按下以及放开；内容则是键盘上的不同的键.8048既要反应“哪个”安检产生动作，还要反映产生了什么内容。
敲击键盘产生的编码被称为扫描码，当一个键被按下或者保持按下时，将会产生Make Code，当弹起时，产生Break Code。当8048检测到一个键的动作，会把相应的扫描码发送给8042，8042会把它转换成相应的扫描码，并将其放置在缓冲区，然后8042告诉8259A产生中断（IRQ1）。如果此时键盘又有新的键被按下，8042将不再接受，一直到缓冲区被清空。
所以我们只能按下一次就没有反应了，因为缓冲区的内容没有被取走。
为了了解如何从缓冲区中读取扫描码，我们要学习8042：
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对于输入和输出缓冲区，可以用in和out指令来进行相应的读取操作。如下，在keyboard_handler中添加：

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in_byte(0x60);

运行结果如下：
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我们发现结果是16进制数，所以我们用如下表格建立对应关系，即可看到想要的结果了：
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用数组表示扫描码

扫描码是一些数字，我们建立一个数组，以扫描码为下标，对应的元素就是相应的字符。数组是3个值一组，三个值是单独按某键、Shift+某键和有0xE0前缀扫描码对应的字符。Esc、Enter被定义成不冲突的宏即可：

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u32 keymap[NR_SCAN_CODES * MAP_COLS] = {

/* scan-code			!Shift		Shift		E0 XX	*/
/* ==================================================================== */
/* 0x00 - none		*/	0,		0,		0,
/* 0x01 - ESC		*/	ESC,		ESC,		0,
/* 0x02 - '1'		*/	'1',		'!',		0,
/* 0x03 - '2'		*/	'2',		'@',		0,
/* 0x04 - '3'		*/	'3',		'#',		0,
/* 0x05 - '4'		*/	'4',		'$',		0,
/* 0x06 - '5'		*/	'5',		'%',		0,
/* 0x07 - '6'		*/	'6',		'^',		0,
/* 0x08 - '7'		*/	'7',		'&',		0,
/* 0x09 - '8'		*/	'8',		'*',		0,
/* 0x0A - '9'		*/	'9',		'(',		0,
/* 0x0B - '0'		*/	'0',		')',		0,
/* 0x0C - '-'		*/	'-',		'_',		0,
/* 0x0D - '='		*/	'=',		'+',		0,
/* 0x0E - BS		*/	BACKSPACE,	BACKSPACE,	0,
/* 0x0F - TAB		*/	TAB,		TAB,		0,
/* 0x10 - 'q'		*/	'q',		'Q',		0,
/* 0x11 - 'w'		*/	'w',		'W',		0,
/* 0x12 - 'e'		*/	'e',		'E',		0,
/* 0x13 - 'r'		*/	'r',		'R',		0,
/* 0x14 - 't'		*/	't',		'T',		0,
/* 0x15 - 'y'		*/	'y',		'Y',		0,
/* 0x16 - 'u'		*/	'u',		'U',		0,
/* 0x17 - 'i'		*/	'i',		'I',		0,
/* 0x18 - 'o'		*/	'o',		'O',		0,
/* 0x19 - 'p'		*/	'p',		'P',		0,
/* 0x1A - '['		*/	'[',		'{',		0,
/* 0x1B - ']'		*/	']',		'}',		0,
/* 0x1C - CR/LF		*/	ENTER,		ENTER,		PAD_ENTER,
/* 0x1D - l. Ctrl	*/	CTRL_L,		CTRL_L,		CTRL_R,
/* 0x1E - 'a'		*/	'a',		'A',		0,
/* 0x1F - 's'		*/	's',		'S',		0,
/* 0x20 - 'd'		*/	'd',		'D',		0,
/* 0x21 - 'f'		*/	'f',		'F',		0,
/* 0x22 - 'g'		*/	'g',		'G',		0,
/* 0x23 - 'h'		*/	'h',		'H',		0,
/* 0x24 - 'j'		*/	'j',		'J',		0,
/* 0x25 - 'k'		*/	'k',		'K',		0,
/* 0x26 - 'l'		*/	'l',		'L',		0,
/* 0x27 - ';'		*/	';',		':',		0,
/* 0x28 - '\''		*/	'\'',		'"',		0,
/* 0x29 - '`'		*/	'`',		'~',		0,
/* 0x2A - l. SHIFT	*/	SHIFT_L,	SHIFT_L,	0,
/* 0x2B - '\'		*/	'\\',		'|',		0,
/* 0x2C - 'z'		*/	'z',		'Z',		0,
/* 0x2D - 'x'		*/	'x',		'X',		0,
/* 0x2E - 'c'		*/	'c',		'C',		0,
/* 0x2F - 'v'		*/	'v',		'V',		0,
/* 0x30 - 'b'		*/	'b',		'B',		0,
/* 0x31 - 'n'		*/	'n',		'N',		0,
/* 0x32 - 'm'		*/	'm',		'M',		0,
/* 0x33 - ','		*/	',',		'<',		0,
/* 0x34 - '.'		*/	'.',		'>',		0,
/* 0x35 - '/'		*/	'/',		'?',		PAD_SLASH,
/* 0x36 - r. SHIFT	*/	SHIFT_R,	SHIFT_R,	0,
/* 0x37 - '*'		*/	'*',		'*',    	0,
/* 0x38 - ALT		*/	ALT_L,		ALT_L,  	ALT_R,
/* 0x39 - ' '		*/	' ',		' ',		0,
/* 0x3A - CapsLock	*/	CAPS_LOCK,	CAPS_LOCK,	0,
/* 0x3B - F1		*/	F1,		F1,		0,
/* 0x3C - F2		*/	F2,		F2,		0,
/* 0x3D - F3		*/	F3,		F3,		0,
/* 0x3E - F4		*/	F4,		F4,		0,
/* 0x3F - F5		*/	F5,		F5,		0,
/* 0x40 - F6		*/	F6,		F6,		0,
/* 0x41 - F7		*/	F7,		F7,		0,
/* 0x42 - F8		*/	F8,		F8,		0,
/* 0x43 - F9		*/	F9,		F9,		0,
/* 0x44 - F10		*/	F10,		F10,		0,
/* 0x45 - NumLock	*/	NUM_LOCK,	NUM_LOCK,	0,
/* 0x46 - ScrLock	*/	SCROLL_LOCK,	SCROLL_LOCK,	0,
/* 0x47 - Home		*/	PAD_HOME,	'7',		HOME,
/* 0x48 - CurUp		*/	PAD_UP,		'8',		UP,
/* 0x49 - PgUp		*/	PAD_PAGEUP,	'9',		PAGEUP,
/* 0x4A - '-'		*/	PAD_MINUS,	'-',		0,
/* 0x4B - Left		*/	PAD_LEFT,	'4',		LEFT,
/* 0x4C - MID		*/	PAD_MID,	'5',		0,
/* 0x4D - Right		*/	PAD_RIGHT,	'6',		RIGHT,
/* 0x4E - '+'		*/	PAD_PLUS,	'+',		0,
/* 0x4F - End		*/	PAD_END,	'1',		END,
/* 0x50 - Down		*/	PAD_DOWN,	'2',		DOWN,
/* 0x51 - PgDown	*/	PAD_PAGEDOWN,	'3',		PAGEDOWN,
/* 0x52 - Insert	*/	PAD_INS,	'0',		INSERT,
/* 0x53 - Delete	*/	PAD_DOT,	'.',		DELETE,
/* 0x54 - Enter		*/	0,		0,		0,
/* 0x55 - ???		*/	0,		0,		0,
/* 0x56 - ???		*/	0,		0,		0,
/* 0x57 - F11		*/	F11,		F11,		0,	
/* 0x58 - F12		*/	F12,		F12,		0,	
/* 0x59 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x5A - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x5B - ???		*/	0,		0,		GUI_L,	
/* 0x5C - ???		*/	0,		0,		GUI_R,	
/* 0x5D - ???		*/	0,		0,		APPS,	
/* 0x5E - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x5F - ???		*/	0,		0,		0,
/* 0x60 - ???		*/	0,		0,		0,
/* 0x61 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x62 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x63 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x64 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x65 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x66 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x67 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x68 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x69 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x6A - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x6B - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x6C - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x6D - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x6E - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x6F - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x70 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x71 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x72 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x73 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x74 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x75 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x76 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x77 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x78 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x78 - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x7A - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x7B - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x7C - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x7D - ???		*/	0,		0,		0,	
/* 0x7E - ???		*/	0,		0,		0,
/* 0x7F - ???		*/	0,		0,		0
};

键盘输入缓冲区

这个是用来放置中断例程接受到的扫描码。为了解决当扫描码不止一个字符时的问题。
它的用法如图所示：
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白色框表示空闲字节，灰色框表示已用字节。

用新加的任务处理键盘操作

终端任务是要处理屏幕输出等内容的，为了简化我们现在只是不停的调用keyboard_read()：

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PUBLIC void task_tty()
{
    while(1){
        keyboard_read();
    }
}

keyboard_read()首先判断kb_in.count是否为0，如果不为0表明缓冲区中有扫描码，就开始读取。

解析扫描码

显示字符

因为键盘的键的功能是不一样的，有的是一种功能不是一个ASCII。我们先处理可以打印的

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PUBLIC void keyboard_read()
{
	u8	scan_code;
	char	output[2];
	int	make;	/* TRUE: make;  FALSE: break. */

	memset(output, 0, 2);

	if(kb_in.count > 0){
		disable_int();
		scan_code = *(kb_in.p_tail);
		kb_in.p_tail++;
		if (kb_in.p_tail == kb_in.buf + KB_IN_BYTES) {
			kb_in.p_tail = kb_in.buf;
		}
		kb_in.count--;
		enable_int();

		/* 下面开始解析扫描码 */
		if (scan_code == 0xE1) {
			/* 暂时不做任何操作 */
		}
		else if (scan_code == 0xE0) {
			/* 暂时不做任何操作 */
		}
		else {	/* 下面处理可打印字符 */

			/* 首先判断Make Code 还是 Break Code */
			make = (scan_code & FLAG_BREAK ? FALSE : TRUE);

			/* 如果是Make Code 就打印，是 Break Code 则不做处理 */
			if(make) {
				output[0] = keymap[(scan_code&0x7F)*MAP_COLS];
				disp_str(output);
			}
		}
		/* disp_int(scan_code); */
	}
}

上面的总体思想是0xE0和0xE1单独处理，其余都是单字节的，运行结果如下：
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处理shift、alt、ctrl

先对这三个按键的状态进行判断，因为有左右之分，所以有6个键，当按下shift_l时，相应的变量就变为TRUE,如果立即释放则变为FALSE。如果if(shift_l||shift_r)成立，则表示左shift被按下且未被释放，此时colum值变为1。
运行一下：
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对于其他功能键，我们统一放在in_process()中，并在不可打印的字符的定义中，都加一个FLAG_EXT。运行结果如下：
mark

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