30天自制操作系統(tǒng)日志第7天

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上操作系統(tǒng)實驗日志學(xué)號姓名甘昆祿專業(yè)年級班級智能1601實驗日期2018.11.07實驗項目第7天：FIFO與鼠標控制一、實驗主要內(nèi)容1. 獲取按鍵編碼實現(xiàn)功能：讓程序在按一個鍵后不結(jié)束，然后在屏幕上顯示出信息。這樣就可以切實完成中斷處理程序了。（顯示按鍵編碼，本來以為會顯示按鍵表示內(nèi)容，比如按A顯示A，還是太天真了哈哈，估計后面還要改）修改int.c程序中的inthandler21函數(shù)：#define PORT_KEYDAT 0x0060void inthandler21(int *esp)/*來自PS/2鍵盤的中斷*/ struct BOOTINFO *binfo

2、= (struct BOOTINFO *) ADR_BOOTINFO; unsigned char data, s4; io_out8(PIC0_OCW2, 0x61); /*通知PIC*IRQ-01已經(jīng)受理完畢*/ data = io_in8(PORT_KEYDAT); sprintf(s, %02X, data); boxfill8(binfo-vram, binfo-scrnx, COL8_, 0, 16, 15, 31); putfonts8_asc(binfo-vram, binfo-scrnx, 0, 16, COL8_FFFFFF, s); return;io_out8(PIC0

3、_OCW2, 0x61); 這句話用來通知PIC“已經(jīng)知道發(fā)生了IRQ1中斷。如果是IRQ3，則寫成0x63.也就是說，將”0x60+IRQ號碼”輸出給OCW2就可以。執(zhí)行這句話之后，PIC繼續(xù)時刻監(jiān)視IRQ1中斷是否發(fā)生。反過來，如果忘記了執(zhí)行這句話，PIC就不在監(jiān)視IRQ1中斷，不管下次由鍵盤輸入什么信息，系統(tǒng)都感知不到了。但事實上，我發(fā)現(xiàn)按字母鍵和其他健還是有些區(qū)別的。按其他健后再按另外的健會有反應(yīng)。但假若你一開始按字母鍵再按另外的健就沒有反應(yīng)了。2、加快中斷處理中斷處理是打斷CPU本來的工作，加塞要求進行處理。在處理進行期間不再接受別的中斷。若中斷處理速度太慢會影響CPU的的工作。將處

4、理字符顯示內(nèi)容的功能從中斷處理中提出來，將按鍵編碼接收下來保存到變量中，然后由HariMain偶爾去查看這個變量。發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)就顯示出來。struct KEYBUF unsigned char data, flag;#define PORT_KEYDAT 0x0060struct KEYBUF keybuf;void inthandler21(int *esp)/*來自PS/2鍵盤的中斷*/ unsigned char data; io_out8(PIC0_OCW2, 0x61); /*通知PIC*IRQ-01已經(jīng)受理完畢*/ data = io_in8(PORT_KEYDAT); if (ke

5、ybuf.flag = 0) keybuf.data = data; keybuf.flag = 1; return;在函數(shù)中用到了兩個變量：data和flag，所以可以建一個結(jié)構(gòu)體把兩個變量集中起來。將bootpack.c中MariMain函數(shù)中的io_halt()函數(shù)更改如下：for(;) io_cli(); if (keybuf.flag = 0) io_stihlt(); else i = keybuf.data; keybuf.flag = 0; io_sti(); sprintf(s, %02X, i); boxfill8(binfo-vram, binfo-scrnx, COL8

6、_, 0, 16, 15, 31); putfonts8_asc(binfo-vram, binfo-scrnx, 0, 16, COL8_FFFFFF, s); 即將最初的inthandler21()函數(shù)拆解成了inthandler21()和for循環(huán)函數(shù)。開始先用io_cli指令屏蔽中斷（是為了防止被另外的指令中斷），然后去看一看keybuf.flag的值是什么。如果flag是0說明鍵還沒有按下，就去執(zhí)行io_hlt指令。但是由于已經(jīng)執(zhí)行io_cli屏蔽了中斷，所以就這樣去之心HLT指令的話，即使有鍵按下，程序也不會有任何反應(yīng)。所以STI和HLT兩個指令都要執(zhí)行，而執(zhí)行這兩個指令的函數(shù)就是

7、io_stihlt。執(zhí)行HLT指令后，如果收到PIC的通知，CPU就會被喚醒。這樣，CPU首先回去執(zhí)行中斷程序。中斷處理程序執(zhí)行完之后又回到for語句的開頭，再執(zhí)行io_cli函數(shù)。若執(zhí)行到else語句，說明在keybuf.data里存入了按鍵編碼。先將這個鍵碼（keybuf.data）值保存到變量i中，然后將flag置為0表示把鍵碼值清為空，再通過io_sti語句開放中斷。這樣一來，在屏蔽中斷期間所做的處理非常少，且會加快操作系統(tǒng)的中斷處理過程。最后莫忘了在bootpack中添加這一句：extern struct KEYBUF keybuf;以及早for循環(huán)中使用的i的聲明，還需要將stru

8、ct KEYBUF unsigned char data, flag;添加到.h文件中。右ctrl鍵的鍵碼值比較特殊，按下會產(chǎn)生兩個字節(jié)的鍵碼值”E0 1D”，而松開這個鍵之后會產(chǎn)生兩個字節(jié)的鍵碼值”E0 9D”。在一次產(chǎn)生兩個字節(jié)鍵碼值的情況下，因為鍵盤內(nèi)部電路一次只能發(fā)送一個字節(jié)，所以一次按鍵就會產(chǎn)生兩次中斷，第一次中斷時發(fā)送E0，第二次中斷時發(fā)送1D。3、制作、整理緩沖區(qū)上一步在按右ctrl鍵時存入?yún)?shù)應(yīng)該有兩個字節(jié)，但只顯示了一個字節(jié)舍棄了最開始那個。所以設(shè)計一個能夠存儲多字節(jié)的緩沖區(qū)，就不會馬上存滿并舍棄較早存入的字節(jié)了。在結(jié)構(gòu)體KEYBUF里增加變量，可以定義一個數(shù)組：struct

9、 KEYBUF unsigned char data4;數(shù)組data4就是存入字節(jié)的緩沖區(qū)，這里可以使用先前講到的FIFO、FILO這種棧，這里需要的是FIFO型，也就是先接收到的字節(jié)先顯示出來。于是代碼可以修改成這樣：struct KEYBUF unsigned char data32; int next;這一段代碼還是放在.h文件中，然后在int.c中修改代碼如下：void inthandler21(int *esp)/*來自PS/2鍵盤的中斷*/ unsigned char data; io_out8(PIC0_OCW2, 0x61); /*通知PIC*IRQ-01已經(jīng)受理完畢*/ da

10、ta = io_in8(PORT_KEYDAT); if (keybuf.flag 32) keybuf.datakeybuf.next = data; keybuf.next+; return;keybuf的起始點是“0”，所以最初存儲的數(shù)據(jù)是keybuf.data0。下一個數(shù)據(jù)是keybuf.data1，接著是2，一次類推，一共是32個存儲位置。下一個存儲位置用變量next來管理，這樣就能記住32個數(shù)據(jù)而不會溢出。修改HariMain中代碼：for (;) io_cli(); if (keybuf.next = 0) io_stihlt(); else i = keybuf.data0;

11、keybuf.next-; for (j = 0; j vram, binfo-scrnx, COL8_, 0, 16, 15, 31); putfonts8_asc(binfo-vram, binfo-scrnx, 0, 16, COL8_FFFFFF, s); 注意里面用到的j還是要先聲明。如果next不是0，則說明至少有一個數(shù)據(jù)。最開始的一個數(shù)據(jù)肯定是放在data0中的，將這個數(shù)存入到變量i中去。這樣，數(shù)就減少了一個，所以講next減去1。如圖：然后遇到的問題就是上面的緩沖區(qū)處理需要數(shù)據(jù)移送，而且還是在中斷期間，花時還容易出錯。，這時候就需要改善了。主要看代碼就可以理解這個緩沖區(qū)，相當(dāng)于

12、定義了兩個指針，一個指向下一個要讀的地方，一個指向下一個要存的地方。數(shù)據(jù)讀出位置追著數(shù)據(jù)寫入位置，且可以在寫入位置到達盡頭即緩沖區(qū)為空時重新回到0的位置，循環(huán)使用緩沖區(qū)空間。Bootpack.h的結(jié)構(gòu)體修改：struct KEYBUF unsigned char data32; int next_r, next_w, len;Int.c中inthandler21函數(shù)修改如下：void inthandler21(int *esp)/*來自PS/2鍵盤的中斷*/ unsigned char data; io_out8(PIC0_OCW2, 0x61); /*通知PIC*IRQ-01已經(jīng)受理完畢*/

13、 data = io_in8(PORT_KEYDAT); if (keybuf.next vram, binfo-scrnx, COL8_, 0, 16, 15, 31); putfonts8_asc(binfo-vram, binfo-scrnx, 0, 16, COL8_FFFFFF, s); 這樣修改之后沒有任何數(shù)據(jù)移送操作，這個緩沖區(qū)可以記錄大量數(shù)據(jù)，執(zhí)行速度又快。緩沖區(qū)固定為32字節(jié)以后改起來就不方便，所以把它定義成可變的。所以采用了指針的方法*buf（data32），將緩沖區(qū)的總字節(jié)保存在變量size（len）中。變量free用于保存緩沖區(qū)里沒有數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。緩沖區(qū)的地址保存在變量

14、buf里。p代表下一個數(shù)據(jù)寫入地址next_w，q代表寫一個數(shù)據(jù)讀出地址next_r。結(jié)構(gòu)體修改之后如下：struct KEYBUF unsigned char *buf; int p, q, size , free, flags;為了初始化緩沖區(qū)以及實現(xiàn)對緩沖區(qū)的相關(guān)操作，新建了一個fifo.c的文件。/* FIFO */#include bootpack.h#define FLAGS_OVERRUN 0x0001/fifo_init是結(jié)構(gòu)的初始化函數(shù)，用來設(shè)定各種初始值，也就是設(shè)定FIFO8結(jié)構(gòu)的地址以及與結(jié)構(gòu)有關(guān)void fifo8_init(struct FIFO8 *fifo, in

15、t size, unsigned char *buf)/*初始化FIFO緩沖區(qū)*/ fifo-size = size; fifo-buf = buf; fifo-free = size; /*緩沖區(qū)的大小*/ fifo-flags = 0; fifo-p = 0; /*下一個數(shù)據(jù)寫入位置*/ fifo-q = 0; /*下一個數(shù)據(jù)讀出位置*/ return;/fifo8_put是往FIFO緩沖區(qū)存儲1字節(jié)信息的函數(shù)。如果一出返回-1，沒有溢出就返回0int fifo8_put(struct FIFO8 *fifo, unsigned char data)/*想FIFO傳遞數(shù)據(jù)并保存*/ if

16、(fifo-free = 0) /*空余沒有了，溢出了*/ fifo-flags |= FLAGS_OVERRUN; return -1; fifo-buffifo-p = data; fifo-p+; if (fifo-p = fifo-size) fifo-p = 0; fifo-free-; return 0;/fifo8_get函數(shù)是從FIFO緩沖區(qū)取出1字節(jié)的函數(shù)int fifo8_get(struct FIFO8 *fifo)/*從FIFO取得一個數(shù)據(jù)*/ int data; if (fifo-free = fifo-size) /如果緩沖區(qū)為空，則返回-1 return -1；

17、data = fifo-buf(fifo-q); fifo-q+; if (fifo-q = fifo-size) fifo-q = 0; fifo-free+; return data;/報告一下到底積攢了多少數(shù)據(jù)int fifo8_status(struct FIFO8 *fifo) return fifo-size - fifo-free;然后根據(jù)fifo.c中的函數(shù)在int.c中修改 inthandler21函數(shù)如下struct FIFO8 keyfifo;void inthandler21(int *esp)/*來自PS/2鍵盤的中斷*/ unsigned char data; io

18、_out8(PIC0_OCW2, 0x61); /*通知PIC*IRQ-01已經(jīng)受理完畢*/ data = io_in8(PORT_KEYDAT); fifo8_put(&keyfifo, data); return;該函數(shù)中的&是取地址運算符，用它可以取得結(jié)構(gòu)或變量的地址值。Fifo8_put接受的第一個參數(shù)是內(nèi)存地址，與之匹配，這里調(diào)用時傳遞的第一個參數(shù)也要是內(nèi)存地址。HariMain函數(shù)內(nèi)容如下： char s40, mcursor256, keybuf32; for (;) io_cli(); if (fifo8_status(&keyfifo) = 0) io_stihlt(); e

19、lse i = fifo8_get(&keyfifo); io_sti(); sprintf(s, %02X, i); boxfill8(binfo-vram, binfo-scrnx, COL8_, 0, 16, 15, 31); putfonts8_asc(binfo-vram, binfo-scrnx, 0, 16, COL8_FFFFFF, s); 4、鼠標中斷分配給鼠標的中斷號碼是IRQ12，與鍵盤的IRQ1比起來差了好多代。要讓鼠標信號得到處理，要讓下面兩個裝置有效，一個是鼠標控制電路，一個是鼠標本身。關(guān)于控制電路的設(shè)定：鼠標控制電路包含在鍵盤控制電路里，如果鍵盤控制電路的初始化正

20、常完成，鼠標電路控制器的激活也就完成了。在bootpack.c后添加如下代碼：#define PORT_KEYDAT 0x0060#define PORT_KEYSTA 0x0064#define PORT_KEYCMD 0x0064#define KEYSTA_SEND_NOTREADY 0x02#define KEYCMD_WRITE_MODE 0x60#define KBC_MODE 0x47/讓鍵盤控制電路（KBC）做好準備動作，等待控制指令的到來。void wait_KBC_sendready(void) /等待鍵盤控制電路準備完畢 for (;) if (io_in8(PORT_K

21、EYSTA) & KEYSTA_SEND_NOTREADY) = 0) break; /*break語句是從for循環(huán)中強制退出*/ return;void init_keyboard(void) /初始化鍵盤控制電路，然后在HariMain函數(shù)調(diào)用init_keyboard函數(shù)，鼠標控制電路的準備就完成了 wait_KBC_sendready(); io_out8(PORT_KEYCMD, KEYCMD_WRITE_MODE); wait_KBC_sendready(); io_out8(PORT_KEYDAT, KBC_MODE); return;/然后開始發(fā)送激活鼠標的指令。歸根結(jié)底還是

22、要向鍵盤控制器發(fā)送指令#define KEYCMD_SENDTO_MOUSE 0xd4#define MOUSECMD_ENABLE 0xf4/這個函數(shù)與init_keyboard函數(shù)非常相似，不同點在于寫入的數(shù)據(jù)不同。如果往鍵盤控制電路發(fā)送指令0xd4，下一個數(shù)據(jù)就會自動發(fā)送給鼠標void enable_mouse(void) /*激活鼠標*/ wait_KBC_sendready(); io_out8(PORT_KEYCMD, KEYCMD_SENDTO_MOUSE); wait_KBC_sendready(); io_out8(PORT_KEYDAT, MOUSECMD_ENABLE);

23、 return; /*順利的話，鍵盤控制器會返送回ACK(0xfa)*/鼠標中斷現(xiàn)在已經(jīng)有了，接下來是取出中斷數(shù)據(jù)，int.c中添加代碼：struct FIFO8 mousefifo;void inthandler2c(int *esp)/* 來自PS/2鼠標的中斷 */ unsigned char data; io_out8(PIC1_OCW2, 0x64); /*通知PIC1 IRQ-12的受理已經(jīng)完成*/ io_out8(PIC0_OCW2, 0x62); /*通知PIC0 IRQ-02的受理已經(jīng)完成*/ data = io_out8(PORT_KEYDAT); fifo8_put(&m

24、ousefifo, data); return;鼠標和鍵盤的原理幾乎相同，所以程序也就非常相似。不同之處只有送給PIC的中斷受理通知。IRQ-12時從PIC的第4號（從PIC相當(dāng)于IRQ-08IRQ-15）,首先要通知IRQ-12受理已完成，然后再通知主PIC。這是因為主/從PIC的協(xié)調(diào)不能夠自動完成，如果程序不交給主PIC該怎么做，它就會忽視從PIC的下一個中斷請求。鼠標數(shù)據(jù)取得方法如下：ifo8_init(&mousefifo, 128, mousebuf);for (;) io_cli(); if (fifo8_status(&keyfifo) + fifo8_status(&mouse

25、fifo) = 0) io_stihlt(); else if (fifo8_status(&keyfifo) != 0) i = fifo8_get(&keyfifo); io_sti(); sprintf(s, %02X, i); boxfill8(binfo-vram, binfo-scrnx, COL8_, 0, 16, 15, 31); putfonts8_asc(binfo-vram, binfo-scrnx, 0, 16, COL8_FFFFFF, s); else if (fifo8_status(&mousefifo) != 0) i = fifo8_get(&mousefi

26、fo); io_sti(); sprintf(s, %02X, i); boxfill8(binfo-vram, binfo-scrnx, COL8_, 32, 16, 47, 31); putfonts8_asc(binfo-vram, binfo-scrnx, 32, 16, COL8_FFFFFF, s); 因為鼠標往往會比鍵盤更快地送出大量數(shù)據(jù)，所以我們將它的FIFO緩沖區(qū)增加到了128字節(jié)，避免溢出。取得數(shù)據(jù)的程序中，如果鍵盤和鼠標的FIFO緩沖區(qū)都為空了，就執(zhí)行HLT。如果不是兩個都空，就先檢查keyinfo，如果有數(shù)據(jù)就取出一個顯示出來。如果keyinfo是空，就再去檢查mouseinfo，如果有數(shù)據(jù)，就取出一個顯示出來。二、遇到的問題及解決方法1、弄了很久還是對鍵盤的中斷有很多問題，第一個就是作者說的按一下鍵有兩個字節(jié)信息，即會產(chǎn)生兩個中斷，這兩個中斷究竟怎么處理的。因為就算到了今天的第四個工程，作者說要搞個聰明的緩沖區(qū)，但還是覺得怪怪的，按鍵的前面那個字節(jié)編碼一直就沒有顯示出來，這樣做的緩沖區(qū)真的聰明嗎，還是說真的只要這兩個字節(jié)編碼的后面那個就夠了。在網(wǎng)上查詢的資料