我們每敲擊一次電腦鍵盤,按鍵對應的字元就會出現在顯示器上。這中間發生了什麼?請聽我慢慢細說。
相關概念
人對按鍵的操作,從兩個維度去描述,一個是“動作”,另一個是“內容”。
按下一個按鍵,鬆開一個按鍵,按下一個按鍵並且保持按住狀態一段時間(長按),這些都是動作。
每個按鍵和動作組合起來,會傳送給計算機一個編碼,這就是內容,術語是“掃描碼”,對應的英語詞彙是scan code
。
按下按鍵、長按鍵對應的掃描碼叫“Make Code”,鬆開按鍵對應的掃描碼叫“Break Code”。
Break Code
和Make Code
的關係是:Break Code = Make Code & 0x80
。
為什麼兩種編碼之間有上面的關係?設計人員特意這樣設計的。
三個硬體
8048
在鍵盤上執行某種操作(按鍵、長按、鬆開鍵)時,8048會檢測到這個操作,把這個操作對應的掃描碼傳送給8042。
到現在為止,出現了三套編碼方案,我們現在的鍵盤一般使用第2套方案。
8042
8042從8048接收到第2套方案的掃描碼後,把它轉換成第1套掃描碼,並且放入緩衝區,最後,通知8259A發生了鍵盤中斷。
中斷例程取走緩衝區的資料後,8042才會接收新的資料。緩衝區的資料不被取走,8042就不會接收新資料。
8259A
8259A接收來自8042的鍵盤中斷,讓作業系統分派中斷例程處理緩衝區的資料。
流程
- 人類敲擊鍵盤,8048監測到”敲擊了哪個鍵“,把對應的掃描碼傳送給8042。
- 8042接收到8048的資料後,將資料轉換成第1套掃描碼,放入緩衝區;然後通知8259A。
- 8259A接收到通知後,告訴作業系統發生了鍵盤中斷。
- 作業系統執行鍵盤中斷例程把緩衝區的資料取走;8042又可以重新接收新資料了。
解析掃描碼
對映陣列
在第1套掃描碼中,一個Make Code對應一個按鍵。我們可以通過Make Code識別出當前被按下的鍵是哪個鍵。例如,A
鍵的Make Code是0x1E
;當作業系統接收到的Make Code是0x1E
時,就可以認為接收到的資料是A
。
然而,問題出現了。我們在實際輸入中有輸入A
和a
的需求。可掃描碼方案中只有A
的掃描碼,沒有a
的掃描碼。類似的按鍵還有數字鍵1、2、3
等。怎麼解決這個問題呢?
先看看下面這個表格。
Make Code | 0 | 1 | 2 |
---|---|---|---|
0x1E | a | A | 0 |
0x02 | 1 | ! | 0 |
在上面的表格中,Make Code是行號,每行有三個不同的值。0x1E
行的第0列表表示a
,0x1E
行的第1列表示A
。
這能夠實現一個鍵表示兩種不同的值。
我們平時怎麼獲得一個鍵的不同值呢?以數字鍵1
為例。敲擊數字鍵1
時,獲取的值是1
;同時按下shift
鍵和數字鍵1
時,獲取的值是感嘆號!
。
在具體實現中,根據是否同時按下了shift
鍵來決定是獲取第X行的第0列還是第1列。顯然,按下shift
鍵,獲取第1列;沒有按下shift
鍵,獲取第0列。
第1套掃描碼一共有0x80
個,其實就是ASCII
碼錶中元素的個數。
我們仿照上面的表格建立一個元素更多的表格TB(表頭相同,行數擴充到0x80行)。
- 第一列是行號,值是Make Code,假設是A。
- 第二列是A對應的鍵的預設值(沒有按下
shift
鍵)。 - 第二列是A對應的鍵的另一個值(按下了
shift
鍵)。
然而,在鍵盤上存在不可列印的字元,例如esc、F1、F2
等。在TB中,這些不可列印的鍵對應的值是我們設定的某個數值(這一行的第0列和第1列的數值相同)。
怎麼使用TB?根據Make Code找到對應的行,根據是否按下了shift
鍵決定是獲取第0列還是第1列的值。
要在C語言中使用這個表格,只能將它用陣列表示出來。把這個表格的每一行的第0列、第1列、第2列
按順序組成一個陣列keyMap
。
如果接收到的Make Code是MC,沒有按下shift
鍵,對應的值是keyMap[MC * 3]
;按下shift
鍵,對應的值是keyMap[MC * 3 + 1]
。
反正就是這麼回事,硬是要解釋一下怎麼弄出這個陣列的,我解釋不清楚。
Pause
Pause
鍵只有Make Code,沒有Break Code。這是僅有的特例,其他鍵同時具有Make Code和Break Code。
Pause
鍵的Make Code是E1、1D、45、E1、9D、C5
。識別一個鍵是不是Pause
的演算法是:
- 檢查Make Code的開頭是不是`E1。
- 不是,不是
Pause
鍵。 - 是,繼續檢查剩餘的掃描碼是不是
1D、45、E1、9D、C5
。不是,不是Pause
鍵;是,是Pause
鍵。
- 不是,不是
Print Screen
識別演算法和Pause
鍵相同。
其他
下回分解。