Лабораторная работа № 11-12

«Изучение организации и принципов работы клавиатуры»

Цель работы: изучение организации и принципов работы клавиатуры и закрепление практических навыков управления ею, а также практических навыков создания собственных программ обработки прерываний.

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь:

- осуществлять разработку кода программного модуля на современных языках программирования;

- создавать программу по разработанному алгоритму как отдельный модуль;

- выполнять отладку и тестирование программы на уровне модуля

знать:

- основные этапы разработки программного обеспечения;

- основные принципы технологии структурного и объектно-ориентированного программирования;

- основные принципы отладки итестирования программных продуктов.

Краткие теоретические и учебно-методические материалы

По теме лабораторной работы

Работа клавиатуры организована на базе собственного микропроцессора. При нажатии или отпускании любой клавиши генерируется код (скан-код), который записывается в собственную память (аппаратный буфер) клавиатуры. При этом в центральный процессор выдается прерывание 9, сигнализирующее о появлении очередного скан-кода. Программа обработки этого прерывания может теперь прочитать код из клавиатуры. Если она этого не сделает, то сканкоды будут накапливаться в аппаратном буфере и могут быть прочитаны позднее. Чтение скан-кода производится из однобайтного порта 0x60. При выполнении только чтения скан-код не удаляется из аппаратного буфера, и при следующем обращении к порту 0x60 будет прочитан тот же скан-код.

Для того, чтобы удалить скан-код из аппаратного буфера, необходимо послать в клавиатуру сигнал подтверждения: на короткое время выставить единицу в старшем разряде однобайтного порта 0 x61 (не разрушая при этом остальных разрядов этого порта). Каждая клавиша имеет собственный уникальный скан-код, в том числе и на 101-клавишной клавиатуре AT, где некоторые клавиши дублируются - например, левая и правая клавиши Shift имеют разные скан-коды. Распределение значений скан-кодов примерно соответствует расположению клавиш на панели клавиатуры. Скан-коды не совпадают с кодировкой внутримашинного представления символов, для которой применяется код ASCII. Преобразование скан-кодов в коды ASCII происходит программными путем.

Пример.

Разработать программу обработки прерывания от клавиатуры, которая должна:

распознавать нажатие "горячей" комбинации клавиш и реагировать на него звуковым сигналом; при первом нажатии "горячей" комбинации переходить в режим блокировки ввода заданной клавиши, при втором - отменять этот режим; системная обработка всех других клавиш нарушаться не должна. Комбинация клавиш LeftCtrl+RightShift+F3; блокирование ввода клавиши 3.

Программа состоит из основной программы и трех функций.

void *readvect(int in) - функция читает вектор прерывания с номером in и возвращает его значение.

void writevect (int in, void *h) - функция устанавливает новый вектор прерывания in на новый обработчик этого прерывания по адресу h.

void interrupt new9() - процедура нового обработчика прерывания 9h.

Глобальные переменные программы: old9 - адрес старого обработчика прерывания 9h; F3_code - скан-код клавиши "F3", которая входит в комбинацию "горячих" клавиш; key3_code - скан-код клавиши "3", которая будет блокироваться/разблокироваться при каждом нажатии "горячей" комбинации клавиш; f - флаг, который при каждом нажатии "горячей" комбинации клавиш переключается из состояния 0 в 1 или из 1 в 0 (состояние 1 означает, что клавиша "3" заблокирована); rr и sr - переменные, которые используются для задания значений регистров общего назначения и сегментных регистров соответственно при вызове прерывания.

В главной программе использует символьный массив string для проверки работы программы. Переменные процедуры обработки прерывания 9h:

c - переменная, которая используется для подтверждения приема из клавиатуры, в случае, если была нажата клавиша "3", а флаг f показывал, что эта клавиша заблокирована;

x, y - переменные, которые используются для сохранения координат курсора на экране в момент вызова процедуры обработки прерывания;

byte17 - байт флага состояния клавиатуры в области данных BIOS по адресу 0040:0017;

byte18 - байт флага состояния клавиатуры в области данных BIOS по адресу 0040:0018;

mask - маска, которая используется для определения нажатия клавиши левый Shift (в этом случае бит 1 в byte17 установлен в 1);

mask17 - маска, которая используется для определения нажатия клавиши Сtrl (в этом случае бит 2 в byte17 установлен в 1);

mask18 - маска, которая используется для определения нажатия клавиши левый Сtrl (в этом случае бит 0 в byte18 установлен в 1);

Главная программа выполняет такие действия:

Запоминает адрес старого обработчика прерывания 9h, вызывая функцию readvect(in) с параметром in=9. Записывает в таблицу векторов прерываний адрес нового обработчика прерывания с помощью функции writevect(). Вводом строки символов дает возможность проверить работу программы и ее реакцию на нажатие "горячей" комбинации клавиш и блокирование/разблокирование ввода клавиши "3". В конце работы восстанавливает в таблице векторов прерываний адрес старого обработчика.

Для решения задачи процедура обработки прерывания от клавиатуры new9() должна действовать по такому алгоритму:

Прочитать флаги состояния клавиатуры (статус клавиш-переключателей), которые находятся в области данных BIOS (два байта по адресам 0040:0017 и 0040:0018).

Выделить бит 1 в флаге по адресу 0040:0017 (если он равен 1, то нажата клавиша левый Shift).

Выделить бит 2 в этом же флаге (если он равен 1, то нажата левый или правый Ctrl).

Выделить бит 0 в флаге состояния клавиатуры по адресу 0040:0018 (если он равен 1, то нажата клавиша левый Ctrl).

Из порта 60h прочитать скан-код нажатой клавиши.

Если нажата комбинация клавиш левый Shift, правый Ctrl (нажата клавиша Ctrl, но это не правый Ctrl)и клавиша F3, то выполнить п.7. Иначе - перейти к п.8.

Сигнализировать о нажатии "горячей" комбинации клавиш звуковым сигналом, переключить значение флага блокирования ввода клавиши "3" на обратное и вызвать старый обработчик прерывания от клавиатуры.

Прочитав байт из порта 60h, определить, нажата ли клавиша 3" и если, кроме этого, еще и флаг блокирования указывает на то, что она заблокирована (f=1), то выполнить п.п. 9 и 10, иначе - вызвать старый обработчик прерывания.

Послать подтверждение приема в клавиатуру. Для этого в порт 61h на короткое время выставить "1" по шине старшего разряда.

Сбросить контроллер прерываний, посылая код 20h в порт 20h.

Функция readvect() читает вектор заданного прерывания. Для чтения вектора используется функция 35h DOS (прерывания 21h):

Вход: AH = 35h;

AL = номер вектора прерывания.

Выход: ES:BX = адрес программы обработки прерывания

Функция writevect() устанавливает новый вектор прерывания на заданный адрес. Для записи вектора используется функция 25h DOS:

Вход: AL = номер вектора прерывания;

DS:BX = 4-байтный адрес нового обработчика прерывания.

/* Подключение стандартных заголовков */

#include <dos.h>

void interrupt (*old9)(); /* Старый обработчик прерывания 9h */

void interrupt new9(); /* Новый обработчик прерывания 9h */

void *readvect (int in); /* Чтение вектора */

void writevect (int in,void *h); /* Запись вектора */

unsigned char F3_code=61; /* scan-code "F3" */

unsigned char key3_code=4;/* scan-code "3" */

char f=0; /* Флаг */

union REGS rr;

struct SREGS sr;

/*--------------------------------------------------------*/

void main()

{

char string[80]; /* Буфер для ввода текста */

textbackground(0);

clrscr();

textattr(0x0a);

cprintf("---------------");

cprintf(" Лабораторная работа ");

cprintf("---------------");

cprintf("---------------");

cprintf(" Управление клавиатурой ");

cprintf("---------------");

old9=readvect(9);

writevect(9,new9);

textattr(0x0c);

cprintf("\n\n\r\"горячая\" комбинация: ");

textattr(0x0a);

cprintf("Left Shift, Right Ctrl, F3\n\r");

textattr(0x0b);

cprintf("Клавиша, которая блокируется: ");

textattr(0x0f);

cprintf("3");

textattr(0x07);

cprintf("\r\nВводите строку символов>");

scanf("%s",string);

writevect(9,old9);

}

/*--------------------------------------------------------*/

/* Чтение вектора */

void *readvect(int in)

{

rr.h.ah=0x35;

rr.h.al=in;

intdosx(&rr,&rr,&sr);

return(MK_FP(sr.es,rr.x.bx));

}

/*--------------------------------------------------------*/

/* Запись вектора */

void writevect(int in,void *h)

{

rr.h.ah=0x25;

rr.h.al=in;

sr.ds=FP_SEG(h);

rr.x.dx=FP_OFF(h);

intdosx(&rr,&rr,&sr);

}

/*--------------------------------------------------------*/

/* Новый обработчик 9-го прерыванмя */

void interrupt new9()

{

unsigned char c,x,y;

unsigned char byte17,byte18;

unsigned char mask=0x02;

unsigned char mask17=0x04;

unsigned char mask18=0x01;

byte17=peekb(0x40,0x17);

byte18=peekb(0x40,0x18);

if((inportb(0x60)==F3_code)&&(byte17&mask)&&

(byte17&mask17)&&(!(byte18&mask18)))

{

cputs("\7");

x=wherex();

y=wherey();

gotoxy(55,3);

textattr(0x1e);

if(f==0)

{

f=1;

cprintf("Клавиша \"3\" заблокирована ");

}

else

{

f=0;

cprintf("Клавиша \"3\" разблокирована");

}

gotoxy(x,y);

textattr(0x07);

(*old9)();

}

if((f==1) && (inportb(0x60)==key3_code))

{

c=inportb(0x61);

outportb(0x61,c|0x80);

outportb(0x61,c);

outportb(0x20,0x20);

}

else

(*old9)();

}

Во время программы при первом нажатии комбинации клавиш LeftCtrl+RightShift+F3 программа переходит в режим блокирования вводу клавиши 3, при втором - отменяет этот режим.

Задания для лабораторной работы:

Разработать программу обработки прерывания от клавиатуры, которая должна:

распознавать нажатие "горячей" комбинации клавиш и реагировать на него звуковым сигналом;

при первом нажатии "горячей" комбинации переходить в режим блокировки ввода заданной клавиши, при втором - отменять этот режим;

системная обработка всех других клавиш нарушаться не должна.

1. комбинация клавиш LeftCtrl+RightShift+F3; блокирование ввода клавиши 3.

2. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F1; блокирование ввода клавиши 2.

3. комбинация клавиш LeftCtrl+RightShift+F7; блокирование ввода клавиши 4.

4. комбинация клавиш LeftShift+RightAlt+F9; блокирование ввода клавиши 1.

5. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F2; блокирование ввода клавиши 5.

6. комбинация клавиш LeftAlt+RightCtrl+F4; блокирование ввода клавиши 7.

7. комбинация клавиш LeftCtrl+RightShift+F7; блокирование ввода клавиши 8.

8. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F9; блокирование ввода клавиши 9.

9. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F8; блокирование ввода клавиши 6.

10. комбинация клавиш LeftCtrl+RightAlt+F6; блокирование ввода клавиши 0.

11. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F1; блокирование ввода клавиши q.

12. комбинация клавиш LeftCtrl+RightShift+F12; блокирование ввода клавиши g

13. комбинация клавиш LeftAlt+Rightv+F11; блокирование ввода клавиши wh

14. комбинация клавиш LeftCtrl+RightShift+F10; блокирование ввода клавиши e

15. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F12; блокирование ввода клавиши r

16. комбинация клавиш LeftCtrl+RightShift+F2; блокирование ввода клавиши g

17. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F1; блокирование ввода клавиши t

18. комбинация клавиш LeftAlt+RightCtrl+F3; блокирование ввода клавиши y

19. комбинация клавиш LeftCtrl+RightAlt+F4; блокирование ввода клавиши u

20. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F5; блокирование ввода клавиши i

21. комбинация клавиш LeftCtrl+RightAlt+F8; блокирование ввода клавиши o

22. комбинация клавиш LeftAlt+RightCtrl+F6; блокирование ввода клавиши p

23. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F5; блокирование ввода клавиши l

24. комбинация клавиш LeftShift+RightAlt+F9; блокирование ввода клавиши k

25. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F1; блокирование ввода клавиши j

26. комбинация клавиш LeftAlt+RightCtrl+F3; блокирование ввода клавиши h

27. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F2; блокирование ввода клавиши d

28. комбинация клавиш LeftCtrl+RightAlt+F12; блокирование ввода клавиши s

29. комбинация клавиш LeftCtrl+RightShift+F11; блокирование ввода клавиши z

30. комбинация клавиш LeftAlt+RightCtrl+F9; блокирование ввода клавиши x

31. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F10; блокирование ввода клавиши c

32. комбинация клавиш LeftAlt+RightCtrl+F8; блокирование ввода клавиши v

33. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F5; блокирование ввода клавиши b

34. комбинация клавиш LeftShift+RightAlt+F4; блокирование ввода клавиши n

35. комбинация клавиш LeftAlt+RightShift+F1; блокирование ввода клавиши m.

Контрольные вопросы:

1.Опишите функции стандартного ввода DOS связанные с клавиатурой.

2.Что такое скан-коды?

3.Каким образом происходит чтение скан-кодов?

4.Для чего служат однобайтные ASCII-коды?

5.Для чего служат расширенные ASCII-коды?