动手写操作系统9----键盘鼠标中断实现

键盘&鼠标中断实现

本节主要实现键盘中断和鼠标中断，键盘中断实现将键盘数据显示到屏幕；鼠标中断实现鼠标位置的移动。

键盘中断通过主8259A的IRQ1触发，鼠标中断通过从8259A的IRQ4触发

CPU通过中断向量号来寻址待执行的中断代码

中断向量号 = 起始向量号 + 中断请求号

起始向量号通过中断控制字ICW2被初始化中断请求号即为8259A引脚编号

打开主IRQ1和从IRQ4中断响应引脚

    ;OCW(operation control word);当OCW[i] = 1 时,屏蔽对应的IRQ(i)管线的信号;IRQ1对应的是键盘产生的中断mov al, 11111001bout 021h, alcall io_delay;CPU忽略所有来自从8259A芯片的信号;鼠标是通过从8259A的IRQ4管线向CPU发送信号mov al, 11101111bout 0A1h, alcall io_delay

初始化中断控制字ICW2如下所示：

;向主8259A发送ICW2;20h 对应二进制00100000 ;ICW2[0,1,2] = 0 ;8259A根据被设置的起始向量号（起始向量号通过中断控制字ICW2被初始化）加上中断请求号计算出中断向量号;当主8259A对应的IRQ0管线向CPU发送信号时，CPU根据0x20这个值去查找要执行的代码，;，CPU根据0x21这个值去查找要执行的代码，依次类推。mov al, 020hout 021h, alcall io_delay;向从8259A发送ICW2;28h 对应二进制00100100;8259A根据被设置的起始向量号（起始向量号通过中断控制字ICW2被初始化）加上中断请求号计算出中断向量号;当从8259A对应的IRQ0管线向CPU发送信号时，CPU根据0x28这个值去查找要执行的代码，;IRQ1管线向CPU发送信号时，CPU根据0x29这个值去查找要执行的代码，依次类推。mov al, 028hout 0A1h, alcall io_delay

主控制器起始向量号为0x20 从控制器起始向量号为0x28 因此

键盘中断中断向量号为0x20+0x01=0x21

鼠标中断中断向量号为0x28+0x04=0x2c

因此中断描述符初始化如下：

;中断描述符表
LABLE_IDT:%rep 0x21Gate SelectorCode32, SpuriousHandler, 0, DA_386IGate%endrep;键盘中断向量(8259A 键盘中断向量0x20,IRQ1 是键盘中断请求,0x20 + IRQ[n] = 0x21.0x21:Gate SelectorCode32, KeyboardHandler, 0, DA_386IGate%rep 10Gate SelectorCode32, SpuriousHandler, 0, DA_386IGate%endrep;从中断控制器8259A 中断向量0x28,IRQ4 是鼠标中断请求,0x28 + IRQ[n] = 0x2c.0x2c:Gate SelectorCode32, MouseHandler, 0, DA_386IGate

相应的键盘和鼠标中断处理函数：

;键盘中断程序
LabelKeyboardHandler:KeyboardHandler EQU LabelKeyboardHandler - $$; 注意中断切换过程push espush dspushadmov eax, esppush eaxcall int_keyboardpop eaxmov esp, eaxpopadpop dspop esiretd;鼠标中断程序
LabelMouseHandler:MouseHandler EQU LabelMouseHandler - $$; 注意中断切换过程push espush dspushadmov eax, esppush eaxcall int_mousepop eaxmov esp, eaxpopadpop dspop esiretd

中断处理函数的处理过程

将当前寄存器值入栈

执行中断响应函数

将栈中寄存器值恢复，继续执行中断前指令

键盘中断响应函数

void int_keyboard(char *index){//0x20是8259A控制端口//0x21对应的是键盘的中断向量。当键盘中断被CPU执行后，下次键盘再向CPU发送信号时，//CPU就不会接收，要想让CPU再次接收信号，必须向主PIC的端口再次发送键盘中断的中断向量号io_out8(0x20, 0x21);unsigned char data = io_in8(PORT_KEYDATA);fifo8_put(&keybufInfo, data);}

将键盘中断产生数据存入队列中，主函数不断检测队列中是否有数据，如果有数据，则将相应数据显示到屏幕中

    for(;;){if (keybufInfo.len > 0) {io_cli();static char keyval[4] = {'0','x'};for(int i=0; i<keybufInfo.len; i++){char data = fifo8_get(&keybufInfo);static int x = 0;char2HexStr(data, keyval);showString(keyval, x%SCREEN_WIDTH, x/SCREEN_WIDTH*20, COL8_FFFFFF);x += 32;}io_seti();} else if (mousebufInfo.len > 0) {io_cli();for(int t=0;t<mousebufInfo.len;t++){mouseCursorMoved(&mouseDes, COL8_008484);}io_seti();} else {io_hlt();}  }

鼠标电路初始化

内核加载完成，初始化中断描述符表，要想响应鼠标中断，需要首先实现鼠标电路的初始化

//初始化键盘控制电路，鼠标控制电路是连接在键盘控制电路上，通过键盘电路实现初始化
void init_mouse(){waitKBCReady();//0x60让键盘电路进入数据接受状态io_out8(PORT_KEYCMD, KEYCMD_WRITE_MODE);waitKBCReady();//数据0x47要求键盘电路启动鼠标模式，这样鼠标硬件所产生的数据信息，通过键盘电路端口0x60就可读到io_out8(PORT_KEYDATA, KBC_MODE);waitKBCReady();io_out8(PORT_KEYCMD, KEYCMD_SENDTO_MOUSE);waitKBCReady();//0xf4数据激活鼠标电路，激活后将会给CPU发送中断信号io_out8(PORT_KEYDATA, MOUSECMD_ENABLE);
}

只有当端口0x64端口数据第二个比特为0时，鼠标电路才能接受来自内核命令。

//鼠标电路对应的一个端口是 0x64, 通过读取这个端口的数据来检测鼠标电路的状态，
//内核会从这个端口读入一个字节的数据，如果该字节的第二个比特位为0，那表明鼠标电路可以
//接受来自内核的命令，因此，在给鼠标电路发送数据前，内核需要反复从0x64端口读取数据，
//并检测读到数据的第二个比特位，直到该比特位为0时，才发送控制信息
void waitKBCReady(){for(;;){if((io_in8(PORT_KEYSTA)&0x02)==0){break;}}
}

鼠标中断响应函数

在鼠标中断响应函数中，将鼠标中断产生数据存入队列中

void int_mouse(char *index){//当中断处理后，要想再次接收中断信号，就必须向中断控制器发送一个字节的数据io_out8(0x20, 0x20);io_out8(0xa0, 0x20);//读取鼠标数据unsigned char data = io_in8(PORT_MOUSEDATA);fifo8_put(&mousebufInfo, data);}

主循环不断检测鼠标队列，依次处理每个数据

        for(;;){if (keybufInfo.len > 0) {io_cli();static char keyval[4] = {'0','x'};for(int i=0; i<keybufInfo.len; i++){char data = fifo8_get(&keybufInfo);static int x = 0;char2HexStr(data, keyval);showString(keyval, x%SCREEN_WIDTH, x/SCREEN_WIDTH*20, COL8_FFFFFF);x += 32;}io_seti();} else if (mousebufInfo.len > 0) {io_cli();for(int t=0;t<mousebufInfo.len;t++){mouseCursorMoved(&mouseDes, COL8_008484);}io_seti();} else {io_hlt();}  }

读取队列中的数据，每三个为一组进行解析，每三个数据构建结构体MouseDes来表示当前鼠标的移动信息，然后擦除旧的鼠标信息，计算鼠标新的坐标，绘制新的鼠标。

void mouseCursorMoved(MouseDes *mdec, char bc){unsigned char data = fifo8_get(&mousebufInfo);if(mouse_decode(mdec, data) != 0){//擦除之前鼠标位置fillRect(mdec->x, mdec->y, 16, 16, bc);//计算鼠标新的坐标mdec->x += mdec->offX;mdec->y += mdec->offY;if(mdec->x < 0){mdec->x = 0;}if(mdec->x > SCREEN_WIDTH-16/2){mdec->x = SCREEN_WIDTH-16/2;}if(mdec->y < 0){mdec->y = 0;}if(mdec->y > SCREEN_HEIGHT-16){mdec->y = SCREEN_HEIGHT-16;}//绘制鼠标init_mouse_cursor((char *)VGA_ADDR, mdec->x, mdec->y, COL8_008484);}
}

鼠标移动模型以及处理

//鼠标处理需要连续处理3字节
//phase 表示处理字节阶段
//offX, offY 当前鼠标的偏移
//x,y 鼠标当前所在的坐标位置
typedef struct _MouseDes{char buf[3], phase;int offX, offY;int x, y, btn;
}MouseDes;

每三个数据即可给出鼠标中断的数据信息，主要包括鼠标按键类型（左滑轮右）

鼠标上下移动左右移动数据。第一个字节0xab, a的数值必须在0-3这个范围内，由于a对应的是八比特中的高四位，所以这意味着该字节的第7，8两个比特位必须为0，b对应着八比特位中的低四位，它的值必须在8-F之间，这意味着该字节数据对应的第4个比特位必须为1.把第一个字节转换成二进制，那么它必须满足下面格式(X,*代表0或1）：

0 0 X X 1 * \ * * 三个*用来表示鼠标按键，当鼠标的左键，滚轮，右键被按下时，对应的比特位会设置为1.第二个字节用来表示鼠标的左右移动，对该字节进行相应处理后，可以得到鼠标平移的坐标变换。第三个字节的数据表示鼠标的上下移动，对该字节进行相应处理后，可以得到鼠标垂直移动时的坐标数变化。

具体的处理过程如下所示：

int mouse_decode(MouseDes *mdec, unsigned char dat){int flag = -1;if(mdec->phase == 0){if(dat == 0xfa){mdec->phase = 1;}flag = 0;}else if(mdec->phase == 1){if((dat&0xc8) == 0x08){mdec->buf[0] = dat;mdec->phase = 2;}flag = 0;}else if(mdec->phase == 2){mdec->buf[1] = dat;mdec->phase = 3;flag = 0;}else if(mdec->phase == 3){mdec->buf[2] = dat;mdec->phase  =1;mdec->btn = mdec->buf[0]&0x07;mdec->offX = mdec->buf[1];mdec->offY = mdec->buf[2];if((mdec->buf[0]&0x10) != 0){mdec->offX |= 0xffffff00;}if((mdec->buf[0]&0x20) != 0){mdec->offY |= 0xffffff00;}mdec->offY = -mdec->offY;flag = 1;}return flag;
}

代码位置：https://github.com/ChenWenKaiVN/bb_os_core

参考链接：

https://www.jianshu.com/p/5f7244fb71c4

https://blog.csdn.net/Zllvincent/article/details/84099179