键盘--扫描码--ASCII码--显示器上的字符

本篇文章帮大家学习键盘--扫描码--ASCII码--显示器上的字符,包含了键盘--扫描码--ASCII码--显示器上的字符使用方法、操作技巧、实例演示和注意事项,有一定的学习价值,大家可以用来参考。

在上一篇,我讲了键盘操作会产生扫描码以及如何解析Pause键和Print Screen键的扫描码。

在这一篇,我会说清楚”键盘上的输入为什么会出现在显示器上“。

极简版

  1. 我们敲击键盘,产生扫描码。

  2. 操作系统获取扫描码,把扫描码解析成ASCII码。

  3. 操作系统把ASCII码写入显存,显示器上就会打印出显存中的可打印字符。

解析扫描码

在上一篇,我建立了一个Make Code和按键ASCII码(部分按键如Enter是我自己设置的值)的映射数组keyboardMap

按键不是Pause,也不是Print Screen,就进入下面的解析流程。

默认键值

  1. 当接收到的扫描码只有一个,

  2. 扫描码的类型是Make Code,

  3. 这个Make Code的值是V

  4. 那么键值是keyboardMap[V *3]

另一个键值

  1. 接收到的第一个扫描码是Make Code,值是V

  2. keyboardMap中查询出被按下的键是left_shiftright_shift

  3. 设置column的值是1。

  4. 接收到第二个扫描码是Make Code,值是N

  5. 从映射数组中查询这个扫描码对应的键值是:keyboardMap[N * 3 + column]

注意,查询到的键值是keyboardMap[N * 3 + column]。这就是键盘上的1A这类按键与shift键组合时的值,即默认值外的另一个值。

提问

请想一想,点击shift + A键,读取扫描码的过程是什么样的?

Enter

Enter键和Backspace键很容易解析。获取扫描码(Make Code)S,获取键值keyboardMap[N * 3]

根据键值识别出是Enter键后就把光标设置到下一行。

识别出是Backspace就这样处理最新的两个字节:将高字节设置成0Fh,将低字节设置成空字符的ASCII码;另外,将光标的位置后退两个字符。

Caps Lock等键

没有弄明白。

清屏

使用linux的命令行、显示器上打印满了字符,我们可以使用clear让命令行终端的字符全部消失。让屏幕上的字符全部消失,这就是清屏。

clear命令只是移动了光标的位置,并没有清除屏幕上的字符。按下方向键中的Up能定位到已经消失的字符。

我们的清屏,是让字符彻底从屏幕上消失,无论怎么按Up键都不会再看到字符。

清屏其实很简单,就是往写满字符的显存区域写入空字符。

tty

什么是tty

我觉得tty是一个比较过时的功能,我几乎没用过。

想体验一番tty是什么的同学,可以在安装了linux系统的电脑或虚拟机上按下shift + alt + f1shift + alt + f2键在不同的tty之间切换。下面是我在虚拟机上切换tty的效果,一个是图形界面,一个是纯命令行界面。

image-20210312211841834.png

image-20210312212013507.png

VGA

我只讲述VGA模式下的tty。

如上图所示,不同的tty窗口展示的内容完全不相同,在tty0窗口敲击键盘,数据只会出现在tty0的显示器;切换到tty1后,显示器上不会出现刚刚敲击键盘的数据;反过来也是一样。

不同tty之间,是完全隔离的,只是公用一个键盘。

VGA是什么呢?我觉得弄清楚这个概念的方方面面没有更多的作用。对VGA,了解有限的下面这些有限的知识就够了。

字符显示

在这种模式下,显示器一共能显示25行字符,每行80个字符。

每个字符占用2个字节,高字节是字符的颜色,低字节是字符的ASCII码。例如

mov		ah,		0Ah
mov		al,		'A'

mov ah, 0Ah 中的 0Ah 的高4位和低4位分别是: 0000b1010b。它们分别设置字符的背景色和前景色。

mov al, 'A' 中的 A 是要打印的字符。

寄存器

VGA模式下的显示器是一个硬件,提供了多组寄存器。

读写这些寄存器,能设置光标的位置、点击Up等方向键能滚屏。

读写这类寄存器,需先往一类寄存器中写入另一类寄存器的索引,即往另一类寄存器的第N个寄存器中写入数据;然后往第二类寄存器写入数据,不需要再指定具体是哪个寄存器。

tty的实现

显示器上的内容是显存中的数据的映射。要让不同的tty窗口打印不同的内容,只需把显存分割成若干块,每个tty分配一块。

显示器一满屏所需空间是80 * 25 * 2 = 4000个字节。显存的内存地址是0xB8000~~~0xBFFFF,总计0xBFFFF - 0xB8000 + 1 = 0x8000 = 32768字节。如果实现3个tty,每个tty对应的显存大小大概是32768 / 3 = 10922个字节,能存储两”满屏“数据。

伪代码

每个tty设计一个缓冲区C1,数据从键盘缓冲区C2到这个缓冲区,然后再从C1读取数据写入对应tty的显存区域。

tty对应的显存区域,也设计一个结构来存储,叫Console

直接看伪代码吧。

typedef		struct{
  	// tty使用的显存的开始位置
  	int		original_address;
  	// tty使用的显存的大小
  	int		limit;
  	// tty使用显存的当前位置
  	int		current_address;
  	// tty的光标位置
  	int		cursor_address;
}Console;

typedef		struct{
  		// 缓冲区下一个要处理的字符的
  		int		tail;
  		// 缓冲区下一个空闲位置
  		int		head;
  		// 缓冲区存储的数据的数量
  		int		count;
  		// 存储数据的数组
  		int		buff[256];
  
  		Console * console;
}TTY;

全局视角下的流程

  1. tty任务和其他用户进程(TestA等)一起初始化,并使用restart运行tty任务。

  2. tty任务的流程如下:

    1. tty任务遍历所有的tty窗口。

    2. 如果被遍历到的tty窗口是当前tty,从C1缓冲区读取数据D。

    3. 把D转换成ASCII码,然后交给写显存模块打印到显示器。

  3. 发生时钟中断,给tty任务建立快照,调度模块让用户进程上CPU运行。

  4. 用户敲击键盘,8048监测到键盘操作,读取扫描码(第2套),传输给8042。

  5. 8042把扫描码(第2套)转换成第1套,放入键盘缓冲区C2,通知8259A发生键盘中断。

    1. 在C2中的数据被取走前,8042不再接收新数据。

  6. 键盘中断例程save当前进程,从C2读取数据,然后放入C1。

  7. tty任务在某个时刻获得CPU控制权,执行第2步的流程。

    

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