关于os的一些整理：第十五篇：键盘：1、键盘控制器

这里将键盘控制器和键盘分开来，因为键盘是键盘，键盘控制器是键盘控制器，键盘是物理设备，键盘控制器是一种控制键盘的控制芯片。从另外一个角度，我们在编写键盘相关接口，包括键盘驱动程序的时候，还有鼠标，有时候是需要和键盘打交道，有时候需要和键盘控制器打交道，包括和鼠标打交道。因为通过端口方式操作键盘和键盘控制器有些不一样，涉及的端口有些差异，以及发送给键盘和键盘控制器的命令也是不一样的。

 

输入输出缓冲区

包括输入缓冲区和输出缓冲区，它们都是8位字节。往键盘写入数据和从键盘读取数据都是从这两个缓冲区读取或者写入。

 

输入缓冲区

 

输出缓冲区

 

 

PS/2控制器

PS/2 Controller即PS/2控制器，通常也叫键盘控制器。

 

支持PS/2控制器的设备叫做PS/2设备。通常我们的键盘和鼠标都支持PS/2控制器，所以我们常见的键盘和鼠标也被称为PS/2设备。

 

寄存器

Status Register

Status Register即状态寄存器

写道

7 6 5 4 3 2 1 0
+-+-+-+-+-+-+-+-+
| | | | | | | | |
+-+-+-+-+-+-+-+-+
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
| | | | | | | |Output buffer status (0 = empty, 1 = full)
| | | | | | |Input buffer status (0 = empty, 1 = full)
| | | | | |System Flag
| | | | |Command/data (0 = data written to input buffer is data for PS/2 device, 1 = data written to input buffer is data for PS/2 controller command)
| | | |Unknown (chipset specific)
| | |Unknown (chipset specific)
| |Time-out error (0 = no error, 1 = time-out error)
|Parity error (0 = no error, 1 = parity error)

 

 

 

配置字节

 

写道

// 7 6 5 4 3 2 1 0
// +-+-+-+-+-+-+-+-+
// | | | | | | | | |
// +-+-+-+-+-+-+-+-+
// ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
// | | | | | | | |First PS/2 port interrupt (1 = enabled, 0 = disabled)
// | | | | | | |Second PS/2 port interrupt (1 = enabled, 0 = disabled, only if 2 PS/2 ports supported)
// | | | | | |System Flag (1 = system passed POST, 0 = your OS shouldn't be running)
// | | | | |Should be zero
// | | | |First PS/2 port clock (1 = disabled, 0 = enabled)
// | | |Second PS/2 port clock (1 = disabled, 0 = enabled, only if 2 PS/2 ports supported)
// | |First PS/2 port translation (1 = enabled, 0 = disabled)
// |Must be zero

 

unsigned char kb_read_configuration_byte()
{
  // send command 0x20 to command register
  outpb_32(IO_PORT_64, KB_PS2_CTR_CMD_20);

  // then read it.
  return kb_read();
}

 

 

 

USB遗留支持

按照现在的标准，很多设备都通过USB进行连接。并不是所有电脑都支持PS/2，有些PC甚至可能根本没有PS/2连接器，为了保持与旧软件兼容，主板模拟USB键盘和鼠标作为PS/2设备。 这被称为USB遗留支持。

 

模拟的PS/2控制器

 

 

键盘

键盘是一种标准输入设备。我们常说的标准输入输出，这个标准输入就是通过键盘输入。如scanf函数，在调用后，会阻塞等待用户输入。

 

键盘上有很多键，这些键按下代表对应输入，按下a键，表示输入a，像我们经常写文档，通过键盘输入，文档中显示我们编写的内容，这里对应会在文档中输出a。当然这里其实包含两个操作，这里只是说的是输入，输出由显卡完成并显示在屏幕上。

 

键盘输入不只是在键被按下时发生，在键被按下释放的时候也会产生输入。键盘按下和释放时产生的输入并不是我们在键盘上看到的按键字符，而是按键对应的扫描码，也就是说，键被按下时会产生一个对应的扫描码，释放时也会产生一个对应的扫描码。

 

键盘上的按键按功能分成几个功能区。

 

键盘也有很多标准，这个根据扫描码集定义，不同的扫描码集标准对应键盘上的按键及键盘键布局也有一定的差异。

 

键盘也是一种PS/2设备。

 

写道

+------------------+
+--------------------------| PS/2 |--------------------------+
| | Device | |
| +------------------+ |
| |
| +--------------------+ |
| Press/Release Key--->| kb | |
| +--------------------+ |
| | ^ |
| v | |
| +---------------+ +--------------+ |
+--+------------| output buffer | | input buffer |<------------+--+
| | +---------------+ +--------------+ | |
| | | |
| +------------------------------------------------------------------------+ |
| +------------------+ |
| +--------------------------| PS/2 |--------------------------+ |
| | | Controller | | |
| | +------------------+ | |
| | | |
| | +------------------+ +------------------+ +------------------+ | |
| | | Command Register | | Command Register | | Data Register | | |
| | +------------------+ +------------------+ +------------------+ | |
| | ^ | | |
| | | | | |
| +----------------------------------------------------+--------------+----+ |
| Port| |Port |
| 0x60| |0x60 |
| +----------------------------------------------------+--------------+----+ |
| | | v | |
Port| | +--------------------------------------------------------------------+ | |Port
0x60+--+>| 键盘接口 |-+--+0x60
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
| +--------------------------------------------------------------------+ |
| ^ | |
| | | |
| | v |
| +------------+ |
| | 键盘驱动 | |
| +------------+ |
| ^ | |
| | | |
| | v |
| +--------------------------------------------------------------------+ |
| | 硬件抽象层 | |
| | +------------+ | |
| | | I/O 驱动 | | |
| | +------------+ | |
| | ^ | | |
| | | | | |
| +-----------------------------+--------+-----------------------------+ |
| | v |
| |
| +------------------+ |
+--------------------------| os |--------------------------+
+------------------+

 

关于键盘鼠标等PS/2设备及控制器的一些"less simple"不那么简单的情况

写道

Something (e.g. a Boot Manager) left the PS/2 Controller in a dodgy state
The PS/2 Controller has hardware faults and your OS did no testing
There's a USB keyboard and a PS/2 mouse, and the BIOS didn't bother initialising the PS/2 controller because it was using USB Legacy Support and not using the mouse
You want to reliably send data to the second PS/2 device on older hardware and have to know the second PS/2 port exists (see the warning for "Sending Bytes To The Second PS/2 Port" below).

 

 

鼠标

输入缓冲区

 

输出缓冲区

 

轮训（Poll）方式

 

中断方式

键盘可以通过中断的方式读取键盘的输入。当有键盘输入的时候，键盘会产生IRQ1中断请求，中断控制器收到键盘产生的这个中断请求后，根据初始化设置，这个IRQ1对应应该产生的中断（向量），对应一个中断号，发送给CPU，CPU根据这个中断号，调用中断处理例程。

 

采用这种方式之前，应该先做一些中断相关的设置。

 

实地址模式

实地址模式下，就是设置中断向量表以及每个中断向量，包括编写中断处理程序

 

保护模式

保护模式下，就是设置中断描述符表以及每个中断描述符，也需要编写中断处理程序

 

还得初始化中断控制器

 

然后通过中断屏蔽位开启键盘中断

 

编写键盘IRQ1中断请求处理例程

 

开启硬件中断

 

在初始化PS/2控制器的时候，还得开启第1个（first）PS/2端口。如果没有开启这个端口的话，键盘不会产生IRQ1中断请求。这个可以通过向PS/2控制器发送0xAE/0xA8命令，或者通过设置配置字节的方式去开启第1个（first）PS/2端口，通过向PS/2控制器发送0x20命令读取配置字节，向PS/2控制器发送0x60命令写入配置字节。

 

 

 

关于中断、IRQ和PIC、APIC以及8259/8259A参考另一篇：https://www.iteye.com/blog/lobin-2038516 

 

 

 

设置读取方式

接收键盘鼠标输入可以通过轮训的方式，还可以通过中断的方式。

 

键盘操作

 

读取键盘按键

 

 

 

键盘鼠标接口

 

键盘接口

键盘控制器相关接口以"kbc_"为前缀，以区分键盘相关接口。

 

byte kb_input();

 

byte kb_read();

 

byte kb_bf_read();

 

int kb_bf_read(char* dest, int nbytes);