作業系統實驗第七天：從滑鼠接受資料

一、實驗主要內容
內容1：獲取按鍵編碼

將目光轉移到“io_out8(PIC0_OCW2,0x61)”，這句話上，這句話用來通知PIC“已經知道IRQ1中斷”。如果是IRQ3，則寫成0x63。執行這句話後，PIC繼續時刻監視IRQ1中斷是否發生。
在執行之後，按下鍵盤上任意一個按鍵，都會有對應的數字編碼顯示出來。比如A就會顯示出1E。
內容2：加快中斷處理
字元顯示的內容被放在了中斷處理程式中。所謂中斷處理，基本上就是打斷CPU本來的工作，加塞要求進行處理。所以應該完成的乾淨利落。這樣子會不連貫。
另一方面，字元顯示是要花大塊的時間來進行的處理。這期間誰也不知道其它中斷會在哪個瞬間到來。很可能在鍵盤輸入的同時，就有資料正在從網上下載，而PIC還在等待鍵盤中斷處理的結束。
先將按鍵的編碼接收下來，儲存到變數。然後讓Harimain偶爾去檢視這個變數。如果發現有資料，就把它顯示出來。
程式碼部分如下：

考慮到鍵盤輸入時需要緩衝區，我們定義了一個構造體，命名為keybuf。其中的flag變數用於表示這個緩衝區是否為空。如果flag為0，表示緩衝區為空；如果flag為1，則表示緩衝區中存有資料。那麼，如果緩衝區中存有資料，而這時候又來了一箇中斷，應該怎麼辦？在此先不做任何處理，先就當作扔了這個資料。
Harimain函式如下：

用io_cli指令遮蔽中斷，為防止在執行其後的處理時，如果有中斷進來，那可就亂套了。
如果flag==0,說明鍵還沒有被按下，keybuf.data沒有值被儲存下來。因為已經執行了遮蔽中斷，如果之後無事可做執行HLT的花，程式就不再會有任何反應。所以執行了io_stihlt，這樣的話，收到PIC通知後，CPU就可以被喚醒了。
進行測試了之後，可以發現可以順利執行，但是在按下右ctrl時，不管按下還是鬆開，螢幕上顯示的都是E0,正常應該是按下去顯示1D,鬆開時顯示9D。
查詢資料得知，當按下右ctrl時，會產生兩個位元組的鍵碼值“E0,1D”鬆開時是“E0,9D”。所以一次按鍵就會有兩次中斷。在收到E0之前，又收到前一次按鍵產生的1D或者9D，而這個位元組被捨棄了。
內容3：製作FIFO緩衝區
上面會出現錯誤，是因為之前只能接收一箇中斷髮來的資料，所以中斷髮生的太快，有超過一個位元組的資料就會被忽略，所以如下這樣做：
增加變數

data用陣列儲存

顯然，用陣列更方便一些，我們在使用這些緩衝資料時，要採取FIFO策略，也就是先入先出策略，程式實現：

for迴圈中相當於把資料存放位置全部都向前移送一個位置。如果不移送的話，下一次就不能從data[0]讀入資料了。

執行之後可以發現按下右Ctrl鍵執行正常，但並沒有OK，有些地方還不盡如人意。就是這樣的移送資料在資料過多的時候，還是挺麻煩的。
內容4：改善FIFO緩衝區
既維護下一個要寫入資料的位置，也維護下一個要讀出資料的位置

但是當下一個資料寫入位置到達緩衝區終點時，資料讀出位置也恰好到達緩衝區的終點，也就是說緩衝區正好變空。我們只要將下一個資料寫入位置和下一個資料讀出位置都再置0即可，就像從頭再來一樣。但是還是會有資料讀出位置沒有追上寫入位置的情況，就還要資料移送，我們還是想盡量避免。
當下一個資料寫入位置到達緩衝區最末尾時，緩衝區開頭部分應該變空了。因此如果下一個資料寫入位置到了32之後，就強制性將之設定為0，這樣一來，下一個資料寫入位置就跑到了下一個資料讀出位置的後面，讓人覺得怪怪的。但不會有什麼問題。

程式如下：

讀出資料程式如下：

內容5：整理FIFO緩衝區
將結構做成一下這樣：

如果我們將緩衝區大小固定為32位元組的話，以後改起來就不方便，所以將之定義為可變的，幾個位元組都行。緩衝區的總位元組數儲存在變數size裡。變數free用於儲存緩衝區裡沒有資料的位元組數。緩衝區的地址當然也必須儲存下來。我們將之儲存在變數buf中。p代表下一個資料寫入地址，q代表下一個資料讀出地址。
下面是結構的初始化函式

關於往FIFO緩衝區儲存1位元組資訊的函式如下。

這裡出現的新東西，應該就是return語句後面跟著數字的寫法。如果有人呼叫以上函式，寫出類似於“i=fifo8_put(fifo,data)；”這種語句，我們就可以通過這種方式指定賦給i的值。為了能夠簡單明瞭地確認到底有沒有發生溢位，筆者將之設定在-1或0，分別表示有溢位和沒有溢位這兩種情況。
下面是從緩衝區取出1位元組的函式。

調查緩衝區狀態的函式：

執行之後依舊執行正常。
內容6：總算講到滑鼠了
鍵盤控制電路部分：

其中wait_KBC_sendready的作用是讓鍵盤控制電路做好準備動作，等待控制指令的到來。
因為雖然CPU的電路很快，但是鍵盤控制電路卻沒有那麼快。如果CPU不管裝置接收資料的能力，只是傳送指令，那麼有些指令就會得不到執行，從而導致錯誤的結果。如果鍵盤控制電路可以接收CPU指令，CPU從裝置號碼0x0064處所讀取的資料的倒數第二位應該是0。在確定這位是0之前，程式一直通過for語句迴圈查詢。
Break語句是從for迴圈中強制退出的語句，退出以後，只有return語句在哪裡等待執行，因此，將這裡的break語句換寫成return語句，結果也是一樣的。
init_keyboard函式是一邊確認可否往鍵盤控制電路傳送資訊，一般傳送模式設定指令，指令中包含著要設定為何種模式，模式設定的指令是0x60，利用滑鼠模式的模式號碼是0x47。

該函式與init_keyboard函式非常相似，不同點僅在於寫入的資料不同。如果往鍵盤控制電路傳送指令0xd4，下一個資料就會自動傳送給滑鼠。另一方面，當滑鼠收到啟用指令以後，馬上給CPU傳送答覆資訊。這個答覆資訊就是0xfa。
測試之後，可以對滑鼠中斷做出相應。
內容七：FIFO與滑鼠控制
基本與鍵盤的原理和程式差不多。
中斷函式：

資料取得方法，和鍵盤完全相同，如下：

也許是因為鍵盤控制電路中含有滑鼠控制電路，才造成了這種結果。
最後執行之後，發現鍵盤和滑鼠的功能都可以相應。滑鼠的滾動也會相應出對應資料。

二、遇到的問題及解決方法
問題1:
在設計圓的邊界問題的時候，因為在設計的時候涉及到了速度的變化，那麼速度如果不是1的話，在判斷邊界的時候，就有可能越界。解決越界問題的方式如下：

即判斷到下一次移動如果要移出螢幕或者正好到邊界的話，就設定好這次到的位置。然後對這個圓進行列印。這樣的話，不管再怎麼移動，也不會移出螢幕。
問題二：
還是在這個部分，當時驗收的時候，老師看到我在移動到右邊界的時候，左邊界多出來一個畫素點，後來我想了一下，整個螢幕是320200，但是我按的兩個邊界是0-320，也就是321200了，所以實際上是越界了，而整個VGA實際上是一個一維陣列而已，所以自然就顯示到了下一行。修改方式就是定義的位置左移一下就行了：

三、創新點
創新點一：
關於速度的變化，只要每一次改變圓移動的步長，也就改變了速度，所以定義一個變數speed,在按下w或s的時候speed變化就行了。

創新點二：
修改圓的顏色，函式中COL的部分用變數代替，然後再按下對應按鍵的時候更改這個顏色變數即可。