目录
所以,我们现来说说转义字符
我们需要如何处理扫描码
当键入的是双字符键时
当键入的是字母键时
下一篇
我们下面来看看我们的键盘驱动子系统是一个怎么个事情。
驱动程序,你可以认为是对硬件的一层封装。我们按照手册规格的规定姿势,封装好一套一套的流程,我们上层的软件想要使用这个硬件,就直接找这个驱动接口,一个调用完事。这就是一个驱动。
所以,我们现来说说转义字符
我们下面呢,就是要准备讨论一个重要的东西:叫转义字符。因为我们编写键盘驱动程序,就必须要理解键盘如何处理一部分不可见字符的。
我的意思是——我们的字符集中的字符,分为两个大类:可见的字符和不可见的字符。可见的字符太好说了,abcdefg....,不可见的字符,则是一些输入控制字符。我们如何输入控制字符呢?啊哈,转义字符嘛!
在 C 语言中有三种转义字符。
-
一般转义字符,'+单个字母'的形式。
-
八进制转义字符,'\0+三位八进制数字表示的 ASCII 码'的形式。
-
十六进制转义字符,'\x+两位十六进制数字表示的 ASCII 码'的形式。
我们实际上,就是将我们的字符的通码,转换成可见的ASCII字符,发送到上面需要的子程序。这样就完事了。
我们需要如何处理扫描码
当按下的键是可见字符时,屏幕上都会将其显示出来,比如按下了 a 键,屏幕上应该输出字符'a',给用户一个反馈,这样用户才觉得自己没按错,这是为打造好的用户体验最起码的素质。 当按下的键是控制字符时,我们应该做出相应的控制行为,并在屏幕上展现出这种行为,比如按下了backspace 键,咱们也应该在屏幕上让用户觉得光标所在处前面的字符被删掉了。
如果是一些用于操作方面的控制键,简称操作控制键,如<shift>
、<ctrl>
、<caps lock>
,它通常是组合键,需要与其他键一起考虑,然后做出具体的行为展现,在键盘驱动中完成处理。 如果是一些用于字符方面的键,无论是可见字符,或是字符方面的控制键(简称字符控制键),如<backspace>
,统统交给字符处理程序完成,比如咱们的 __ccos_putchar
。还记得吗?__ccos_putchar
能够处理 <backspace>
,也就是'\b'。
所以,我们需要做的就是将操作控制键,转化成正确的含义传递给字符处理程序。也就是正确的ASCII码给我们的 __ccos_putchar
。
我们首先定义一下keymap,不然的话
#ifndef KEYBOARD_MAPPINGS_H
#define KEYBOARD_MAPPINGS_H
#include "include/device/configs/keyboard_ascii.h"
// Key mappings table
static char keymap[[maybe_unused]][][2] = {/* ---------------------------------- *//* 0x00 */ {0, 0}, /* 0x01 */ {ESC, ESC}, /* 0x02 */ {'1', '!'}, /* 0x03 */ {'2', '@'}, /* 0x04 */ {'3', '#'}, /* 0x05 */ {'4', '$'}, /* 0x06 */ {'5', '%'}, /* 0x07 */ {'6', '^'}, /* 0x08 */ {'7', '&'}, /* 0x09 */ {'8', '*'}, /* 0x0A */ {'9', '('}, /* 0x0B */ {'0', ')'}, /* 0x0C */ {'-', '_'}, /* 0x0D */ {'=', '+'}, /* 0x0E */ {BACKSPACE, BACKSPACE}, /* 0x0F */ {TAB, TAB}, /* 0x10 */ {'q', 'Q'}, /* 0x11 */ {'w', 'W'}, /* 0x12 */ {'e', 'E'}, /* 0x13 */ {'r', 'R'}, /* 0x14 */ {'t', 'T'}, /* 0x15 */ {'y', 'Y'}, /* 0x16 */ {'u', 'U'}, /* 0x17 */ {'i', 'I'}, /* 0x18 */ {'o', 'O'}, /* 0x19 */ {'p', 'P'}, /* 0x1A */ {'[', '{'}, /* 0x1B */ {']', '}'}, /* 0x1C */ {ENTER, ENTER},/* 0x1D */ {CTRL_L_CHAR, CTRL_L_CHAR},/* 0x1E */ {'a', 'A'}, /* 0x1F */ {'s', 'S'}, /* 0x20 */ {'d', 'D'}, /* 0x21 */ {'f', 'F'}, /* 0x22 */ {'g', 'G'}, /* 0x23 */ {'h', 'H'}, /* 0x24 */ {'j', 'J'}, /* 0x25 */ {'k', 'K'}, /* 0x26 */ {'l', 'L'}, /* 0x27 */ {';', ':'}, /* 0x28 */ {'\'', '"'}, /* 0x29 */ {'`', '~'}, /* 0x2A */ {SHIFT_L_CHAR, SHIFT_L_CHAR}, /* 0x2B */ {'\\', '|'}, /* 0x2C */ {'z', 'Z'}, /* 0x2D */ {'x', 'X'}, /* 0x2E */ {'c', 'C'}, /* 0x2F */ {'v', 'V'}, /* 0x30 */ {'b', 'B'}, /* 0x31 */ {'n', 'N'}, /* 0x32 */ {'m', 'M'}, /* 0x33 */ {',', '<'}, /* 0x34 */ {'.', '>'}, /* 0x35 */ {'/', '?'},/* 0x36 */ {SHIFT_R_CHAR, SHIFT_R_CHAR}, /* 0x37 */ {'*', '*'}, /* 0x38 */ {ALT_L_CHAR, ALT_L_CHAR},/* 0x39 */ {' ', ' '}, /* 0x3A */ {CAPS_LOCK_CHAR, CAPS_LOCK_CHAR}
};
#endif
这个keymap,更多定义的是是否又跟shift进行组合的Keymap表,我的意思是——当我们只是嗯下A这个键的时候,正常出来的就是keymap[0x1e][0]
,然后,就是嗯下Shift的时候,我们正确的索引就是keymap[0x1e][1]
,这个没啥毛病,出来的是A
。
在keyboard_ascii.h的中(当时名字取得不太好),存放的是我们的键盘控制相关的定义,请看下文
#ifndef KEYBOARD_ASCII_H
#define KEYBOARD_ASCII_H
/* Port and interrupt number for keyboard input */
#define KEYBOARD_BUF_PORT (0x60) // I/O port for keyboard buffer
#define KEYBOARD_INTERRUPT_N (0x21) // Keyboard interrupt number
/* ASCII control characters */
#define ESC ('\x1b') // Escape key
#define BACKSPACE ('\b') // Backspace key
#define TAB ('\t') // Tab key
#define ENTER ('\r') // Enter (carriage return)
#define DELETE ('\x7f') // Delete key
/* Invisible control characters (do not produce a visible output) */
#define INVISIBLE (0) // Represents an invisible keypress
#define CTRL_L_CHAR INVISIBLE // Left Control key
#define CTRL_R_CHAR INVISIBLE // Right Control key
#define SHIFT_L_CHAR INVISIBLE // Left Shift key
#define SHIFT_R_CHAR INVISIBLE // Right Shift key
#define ALT_L_CHAR INVISIBLE // Left Alt key
#define ALT_R_CHAR INVISIBLE // Right Alt key
#define CAPS_LOCK_CHAR INVISIBLE // Caps Lock key
/* Make codes for modifier keys (sent when key is pressed) */
#define SHIFT_L_MAKE (0x2A) // Left Shift key make code
#define SHIFT_R_MAKE (0x36) // Right Shift key make code
#define ALT_L_MAKE (0x38) // Left Alt key make code
#define ALT_R_MAKE (0xE038) // Right Alt key make code (extended)
#define CTRL_L_MAKE (0x1D) // Left Control key make code
#define CTRL_R_MAKE (0xE01D) // Right Control key make code (extended)
#define CAPS_LOCK_MAKE (0x3A) // Caps Lock key make code
/* Break codes for modifier keys (sent when key is released) */
#define ALT_R_BREAK (0xE0B8) // Right Alt key break code (extended)
#define CTRL_R_BREAK (0xE09D) // Right Control key break code (extended)
#endif
为了薄记我们的控制摁键的状态,笔者抽象了一个这样的结构体:
/* Defines a structure to record the status of special keys */
static struct {bool ctrl_status; // Indicates whether the Ctrl key is pressedbool shift_status; // Indicates whether the Shift key is pressedbool alt_status; // Indicates whether the Alt key is pressedbool caps_lock_status; // Indicates whether Caps Lock is activebool ext_scancode; // Indicates if the scancode starts with 0xe0
} key_state;
上面的结构体就是用来处理我们的键盘的状态用的。上面的注释上我说的很清楚了。
下面,让我们仔细瞧瞧看!我们改造后的键盘中断处理程序是如何的。
static void keyboard_intr_handler(void)
{// fetch the recordingsbool prev_shift_down = key_state.shift_status;bool prev_caps_lock = key_state.caps_lock_status;
bool break_code;uint16_t scancode = inb(KEYBOARD_BUF_PORT);
if (scancode == SCANCODE_EXT) {key_state.ext_scancode = true;return;}
我们首先读取8042上的缓存的键盘扫描码,我们第一件事,就是看看我们的这一次是不是e0,是e0说明我们的键盘产生了多个扫描码,马上结束中断,准备好薄记。退出中断处理子程序
if(key_state.ext_scancode){scancode = ((0xe000) | scancode);key_state.ext_scancode = false;}
我们判断是不是发生过0xe0的收到,收到的话,我们就要合并上一次的0xe0:scancode = ((0xe000) | scancode);
,然后关闭标记,方便我们接受下一次的0xe0.
我们下一步就是判断,这一次是断码还是通码。我们检查一下字节的最高位:
// get break code
break_code = ((scancode & 0x0080) != 0);
如果,我们收到的是一个断码,就要准备处理这个字符了(用户结束了输入,我们准备好清理一部分状态)
if (break_code) {// Extract the make code by masking the break code bituint16_t make_code = (scancode &= 0xff7f);
// Update the status of control keys if they are releasedif (make_code == CTRL_L_MAKE || make_code == CTRL_R_MAKE) {key_state.ctrl_status = false;} else if (make_code == SHIFT_L_MAKE || make_code == SHIFT_R_MAKE) {key_state.shift_status = false;} else if (make_code == ALT_L_MAKE || make_code == ALT_R_MAKE) {key_state.alt_status = false;}
// Caps Lock does not toggle on release, so no update is needed herereturn;}
我们把最高位的1一清走,就得到了通码,为什么看通码呢?上一节想一想你松开Ctrl + A的Ctrl的,显然你就要结束全选全文了。那么,我们自然需要薄记——用户松开了Ctrl,不需要全选了。我们就要清理我们用来薄记的key_state的结构体的状态
我们的键盘上支支持到0x3a上,为了防止越界(其实更好的办法是取出来这个结构体的数组的大小做限制,但是笔者这里偷懒了,你可以自行尝试封装一个更好的判断)
走到下面,我们先要判断这个字符是不是非法的——我们看看,首先,我们要求这个扫描码必须在外面的处理范围内(还可以包含右ALT和右Ctrl键)
// Handle make codes for defined keysif ((scancode > 0x00 && scancode < 0x3b) || (scancode == ALT_R_MAKE) || (scancode == CTRL_R_MAKE) ){// handling inside}else{ccos_puts("unknown key\n"); // Handle undefined keys}
那些不是的,我们直接给一个提示就好了,你可以啥也不做,这取决于你。
下面准备处理了:主键盘区主要就是数字键和字母键,因此现在要考虑的是之前是否按下了<shift>
键和<capslock>
键,大伙儿知道,主键盘区中部分键有两个意义,当与 shift 配合使用时,表示键中上面的字符,为方便讨论,暂 称它们为双字符键。(因为不是shift的时候,表达的是其他的含义——举个例子,可能是1,2,3等等,这个你仔细看看你的键盘,凡是一个键盘上面挤着两个字符的都是双字字符)<shift>
键和<capslock>
键对双字符键和字母键的影响是不一样的.
当键入的是双字符键时
如果同时按下了<shift>
键,则应该转换为数字键上面的那个符号,比如当前按下的是数字2,之前若按下 shift 未松手的话,现在应该将其转换为字符'@'。 <capslock>
键是否开启,对双字符键无影响。
当键入的是字母键时
如果之前开启了<caps lock>
键,则应该转换为大写字母。 如果之前同时按下了<shift>
键不松手,但没有按下<capslock>
键,则也应该转换为大写字母。 若之前同时按下了<capslock>
键和<shift>
键,<shift>
键将<capslock>
键的功能抵消,因此键入的是字母键应该转换为小写字母。
嗯,那这样说来,我们最终可以统一到shift键的处理上(别太麻烦,将大写锁定的作用也归结到shift变量上,这样事情简单一些)。所以请出一个变量叫shift。
-
若 shift 为 false,则表示 shift 为 0,这表示一维数组中第 0 个元素,即
keymap[通码][0]
。 -
若 shift 为 true,则表示 shift 为 1,这表示一维数组中第 1 个元素,即
keymap[通码][1]
。
bool shift =false; // Used to index characters from keymap based on Shift status
之后,我们处理这些双字字符:
-
数字 0~9、字符'-'、字符'='的通码是< 0x0e。
-
字符'`'的通码是 0x29。
-
字符'['的通码是 0x1a。
-
字符']'的通码是 0x1b。
-
字符'\'的通码是 0x2b。
-
字符';'的通码是 0x27。
-
字符'''的通码是 0x28。
-
字符','的通码是 0x33。
-
字符'.'的通码是 0x34。
-
字符'/'的通码是 0x35
// Special key ranges that require Shift to access additional charactersif ((scancode < 0x0e) || (scancode == 0x29) || (scancode == 0x1a) ||(scancode == 0x1b) || (scancode == 0x2b) || (scancode == 0x27) ||(scancode == 0x28) || (scancode == 0x33) || (scancode == 0x34) ||(scancode == 0x35)){if (prev_shift_down) {shift = true;} }else{// handling special keys}
如果是这些双字符键,并且按下了<shift>
,那说明就是准备触发了第二列的索引,我们后面直接keymap[index][shift]
的时候shift就是1嘛!
让我们看看else下的handling special keys的部分,实际上就是这个代码
// For alphabetic keys, Shift and Caps Lock together cancel each// otherif (prev_shift_down && prev_caps_lock) {shift = false;} else if (prev_shift_down || prev_caps_lock) {shift = true;} else {shift = false;}
我们如果if (shift_down_last && caps_lock_last)
,说明我们同时嗯下了shift和caps lock,那就抵消了。
如果其中任何一个被嗯下,那事情就很简单了: shift = true;
,余下的情况就是啥也没嗯下,
准备爬表!我们获取表的offset,办法就是直接提取低8位。剩下的位都已经在上面的判断处理干净了
scancode &= 0x00ff;
char cur_char = keymap[scancode][shift]; // Retrieve the character from the keymap
如果我们是可见的字符(参考keyboard.ascii.h,笔者对一切不可见字符直接塞上了0,这个时候,如果我们键入了一个不可见的字符,cur_char索引的结果就是0)
// Add the character to the buffer if it is not nullif (cur_char) {__ccos_putchar(cur_char);return;}
直接输出这个字符!
当然,如果是控制不可见字符,我们就是准备薄记状态了,请看:
// Update the status of control keys for the next inputif (scancode == CTRL_L_MAKE || scancode == CTRL_R_MAKE) {key_state.ctrl_status = true;} else if (scancode == SHIFT_L_MAKE || scancode == SHIFT_R_MAKE) {key_state.shift_status = true;} else if (scancode == ALT_L_MAKE || scancode == ALT_R_MAKE) {key_state.alt_status = true;} else if (scancode == CAPS_LOCK_MAKE) {// Toggle Caps Lock status on each presskey_state.caps_lock_status = !key_state.caps_lock_status;}
完事!直接上电看看情况。
非常好!
代码
CCOperateSystem/Documentations/9_Boost_BasicInputSubsystem/9.2_finish_input_subsystem_1_code at main · Charliechen114514/CCOperateSystemhttps://github.com/Charliechen114514/CCOperateSystem/tree/main/Documentations/9_Boost_BasicInputSubsystem/9.2_finish_input_subsystem_1_code
下一篇
从0开始的操作系统手搓教程25:使用环状缓冲区来让我们的键盘驱动真正的有作用起来-CSDN博客然而,上面的驱动程序,我相信不少朋友发现毛病了——那就是他是处理完一个字符之后,就迅速的扔掉,没法找到了。换而言之,我们需要一个缓冲区,让我们可以记住用户之前输入了什么。这不,环状缓冲区就来了。缓冲区就是为了解决生产者和消费者问题而存在的,想象一下。https://blog.csdn.net/charlie114514191/article/details/146105601