关于键盘驱动

关于键盘驱动

今天想在DOS下用C语言写一个带菜单的程序,一开始没有一点思路,主要是不知道怎样实现菜单的功能,于是上网搜索,得到启发:可以通过读取键盘的扫描码,从而实现菜单的功能。于是我开始研究怎样去获取键盘的输入信息,经过大半天的Google,现在我将关于键盘的知识记录下来。

我用的机器的平台是Intel Atom N270+945GSE+ICH-7M+EMC5035。

所谓的键盘控制器(KBC),也就是Intel 8042;它位于EC中,8042负责读取键盘扫描码并将其存在缓冲器中供程序读取;另外还有一个芯片ECE1077,它负责连接键盘和EC,将键盘动作转换成扫描码。CPU通过两个IO端口与8042通信,这两个IO端口就是0x60,0x64端口。下面介绍一下CPU怎样通过这两个IO端口与8042通信。

8042有四个8位的寄存器,它们是输入寄存器(RO)、输出寄存器(WO)、状态寄存器(RO)和命令寄存器(R/W)。

读输出寄存器:inportb(0x60);

写输入寄存器:outportb(0x60,data);

读状态寄存器:inportb(0x64);

读命令寄存器:先向0x64端口写命令0x20:outportb(0x64,0x20);再从0x60端口读数据:inportb(0x60);

写命令寄存器:先向0x64端口写命令0x60:outportb(0x64,0x60);再向0x69端口写数据:outportb(0x60,data);

状态寄存器和命令寄存器的每一位都是有特定意义的,如下:

状态寄存器:

Bit7: PARITY-EVEN(P_E): 从键盘获得的数据奇偶校验错误

Bit6: RCV-TMOUT(R_T): 接收超时,置1

Bit5: TRANS_TMOUT(T_T): 发送超时,置1

Bit4: KYBD_INH(K_I): 为1,键盘没有被禁止。为0,键盘被禁止。

Bit3: CMD_DATA(C_D): 为1,输入缓冲器中的内容为命令,为0,输入缓冲器中的内容为数据。

Bit2: SYS_FLAG(S_F): 系统标志,加电启动置0,自检通过后置1

Bit1: INPUT_BUF_FULL(I_B_F): 输入缓冲器满置1,i8042 取走后置0

Bit0: OUT_BUF_FULL(O_B_F): 输出缓冲器满置1,CPU读取后置0

命令寄存器:

Bit7: 保留,应该为0

Bit6: 将第二套扫描码翻译为第一套

Bit5: 置1,禁止鼠标

Bit4: 置1,禁止键盘

Bit3: 置1,忽略状态寄存器中的 Bit4

Bit2: 设置状态寄存器中的 Bit2

Bit1: 置1,enable 鼠标中断

Bit0: 置1,enable 键盘中断
有了以上知识,再对照键盘的ScanCode表,我们就可以编写程序读取并判断键盘输入的数据,并根据不同的按键执行不同的动作。

———————————————————————————————————————————————

另外,发给8042的命令除了以上所讲的读/写命令寄存器以外,还有其他一些命令;这些命令可以分为两类:

一类是直接发给8042的命令,包括设置键盘密码,自检,开启和禁用键盘等;

还有一类是先发给8042,再通过8042间接发送给8048的命令。这里的8048类似上述的ECE1077,它将键盘动作转换成ScanCode供8042读取。这类操作命令有设置键盘LED灯,设置扫描码类型,设置键盘工作方式等。

这两类命令的详细信息如下:

① 通过写端口0x64,直接发送给8042的命令:

20h

准备读取8042芯片的Command Byte;其行为是将当前8042 Command Byte的内容放置于Output Register中,下一个从60H端口的读操作将会将其读取出来。

60h

准备写入8042芯片的Command Byte;下一个通过60h写入的字节将会被放入Command Byte。

A4h

测试一下键盘密码是否被设置;测试结果放置在Output Register,然后可以通过60h读取出来。测试结果可以有两种值:FAh=密码被设置;F1h=没有密码。

A5h

设置键盘密码。其结果被按照顺序通过60h端口一个一个被放置在Input Register中。密码的最后是一个空字节(内容为0)。

A6h

让密码生效。在发布这个命令之前,必须首先使用A5h命令设置密码。

AAh

自检。诊断结果放置在Output Register中,可以通过60h读取。55h=OK。

ADh

禁止键盘接口。Command Byte的bit-4被设置。当此命令被发布后,Keyboard将被禁止发送数据到Output Register。

AEh

打开键盘接口。Command Byte的bit-4被清除。当此命令被发布后,Keyboard将被允许发送数据到Output Register。

C0h

准备读取Input Port。Input Port的内容被放置于Output Register中,随后可以通过60h端口读取。

D0h

准备读取Output Port。结果被放在Output Register中,随后通过60h端口读取出来。

D1h

准备写Output Port。随后通过60h端口写入的字节,会被放置在Output Port中。

D2h

准备写数据到Output Register中。随后通过60h写入到Input Register的字节会被放入到Output Register中,此功能被用来模拟来自于Keyboard发送的数据。如果中断被允许,则会触发一个中断。

②通过写端口0x60,间接给8048发送命令:

EDh

设置LED。Keyboard收到此命令后,一个LED设置会话开始。Keyboard首先回复一个ACK(FAh),然后等待从60h端口写入的LED设置字节,如果等到一个,则再次回复一个ACK,然后根据此字节设置LED。然后接着等待。。。直到等到一个非LED设置字节(高位被设置),此时LED设置会话结束。

0xED命令后面跟的命令数据格式

EEh

诊断Echo。此命令纯粹为了检测Keyboard是否正常,如果正常,当Keyboard收到此命令后,将会回复一个EEh字节。

F0h

选择Scan code set。Keyboard系统共可能有3个Scan code set。当Keyboard收到此命令后,将回复一个ACK(FAh),然后等待一个来自于60h端口的Scan code set代码。系统必须在此命令之后发送给Keyboard一个Scan code set代码(01~03)。当Keyboard收到此代码后,将再次回复一个ACK,然后将Scan code set设置为收到的Scan code set代码所要求的。如果数据为0x00,则主机返回当前使用的键盘扫描码集的编号。

F2h

读取Keyboard ID。由于8042芯片后不仅仅能够接Keyboard。此命令是为了读取8042后所接的设备ID。设备ID为2个字节,Keyboard ID为83ABh。当键盘收到此命令后,会首先回复一个ACK(FAh),然后,将2字节的Keyboard ID一个一个回复回去。

F3h

设置Typematic Rate/Delay。当Keyboard收到此命令后,将回复一个ACK(FAh)。然后等待来自于60h的设置字节。一旦收到,将回复一个ACK,然后将Keyboard Rate/Delay设置为相应的值。

F4h

清理键盘的Output Buffer。一旦Keyboard收到此命令,将会将Output buffer清空,然后回复一个ACK(FAh)。然后继续接受Keyboard的击键。

F5h

设置默认状态(w/Disable)。一旦Keyboard收到此命令,将会将Keyboard完全初始化成默认状态。之前所有对它的设置都将失效——Output buffer被清空,Typematic Rate/Delay被设置成默认值。然后回复一个ACK(FAh),接着等待下一个命令。需要注意的是,这个命令被执行后,键盘的击键接受是禁止的。如果想让键盘接受击键输入,必须Enable Keyboard。

F6h

设置默认状态。和F5命令唯一不同的是,当此命令被执行之后,键盘的击键接收是允许的。

FEh

Resend。如果Keyboard收到此命令,则必须将刚才发送到8042 Output Register中的数据重新发送一遍。当系统检测到一个来自于Keyboard的错误之后,可以使用自命令让Keyboard重新发送刚才发送的字节。

FFh

Reset Keyboard。如果Keyboard收到此命令,则首先回复一个ACK(FAh),然后启动自身的Reset程序,并进行自身基本正确性检测(BAT-Basic Assurance Test)。等这一切结束之后,将返回给系统一个单字节的结束码(AAh=Success, FCh=Failed),并将键盘的Scan code set设置为2。

③从0x60读出的数据:

00h/FFh

当击键或释放键时检测到错误时,则在Output Bufer后放入此字节,如果Output Buffer已满,则会将Output Buffer的最后一个字节替代为此字节。使用Scan code set 1时使用00h,Scan code 2和Scan Code 3使用FFh。

AAh

BAT完成代码。如果键盘检测成功,则会将此字节发送到8042 Output Register中。

EEh

Echo响应。Keyboard使用EEh响应从60h发来的Echo请求。

F0h

在Scan code set 2和Scan code set 3中,被用作Break Code的前缀。

FAh

ACK。当Keyboard任何时候收到一个来自于60h端口的合法命令或合法数据之后,都回复一个FAh。

FCh

BAT失败代码。如果键盘检测失败,则会将此字节发送到8042 Output Register中。

FEh

Resend。当Keyboard任何时候收到一个来自于60h端口的非法命令或非法数据之后,或者数据的奇偶交验错误,都回复一个FEh,要求系统重新发送相关命令或数据。

83ABh

当键盘收到一个来自于60h的F2h命令之后,会依次回复83h,ABh。83AB是键盘的ID。

Scan code

除了上述那些特殊字节以外,剩下的都是Scan code。

———————————————————————————————————————————————

关于ScanCode:

当键盘上有键被按下,松开,按住,键盘将产生扫描码( Scan Code ),这些扫描码将被 i8048 直接得到。扫描码有两种,Make Code 和 Break Code。当一个键被按下或按住时产生的是 Make Code ,当一个键被松开产生的是 Break Code。每个键被分配了唯一的 Make Code 和 Break Code ,这样主机通过扫描码就可以知道是哪一个键。简单的说就是按下键,产生一个 Make Code。松开键,产生一个 Break Code。

到目前为止一共有三套扫描码集( Scan Code Set ),ps/2 键盘默认使用第二套。不过可以设置 i8042,让 i8042 把得到的 Scan Code 翻译成 Scan Code Set 1 中的 Scan Code ,这样键盘驱动从 i8042 得到的所有 Scan Code 都是第一套中的 Scan Code(实际中驱动也是这么做的)。所以我们只讨论 Scan Code Set 1 。需要说明的是 Scan Code 和 ASCII码完全不相同。

在 Scan Code Set 1 中,大多数键的 Make Code,Break Code 都是一个字节。他们的 Make Code 的最高位都为0,也就是他们的 Make Code 都小于 0x7F。而他们的 Break Code 为其 Make Code 或运算 80h ,也就是把 Make Code 的低7位不变,最高位设置为1。

还有一些扩展按键,他们的 Scan Code 是双字节的。他们的第一个字节都是E0h,表明这是一个扩展键。第2个字节,和单字节 Scan Code 的情况相同。

还有一个特殊的键,Pause/Break 键,它的 Make Code 为 E1,1D,45 E1,9D,C5,注意是 E1h 开头。而且它没有 Break Code 。

Tagged , , , , . Bookmark the permalink.

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注