《一个操作系统的实现》笔记（7）--输入/输出系统(I/O)
《一个操作系统的实现》笔记（7）--输入/输出系统(I/O)
键盘
很简单，只要设置8259A芯片的键盘端口的handler处理函数就可以了。
键盘敲击的过程
键盘编码器，用于监视键盘的输入，并把适当的数据传送给计算机。 键盘控制器，用来接受和解码来自键盘的数据，并与8259A以及软件等通信。
敲击键盘包含两个含义：动作和内容。 敲击键盘所产生的编码被称作扫描码。
当8048检测到一个键的动作后，会把相应的扫描码发送给8042，8042会把它转换成相应的Scan code 1扫描码，并将其放置在输入缓冲区，然后8042告诉8059A产生中断（IRQ1）。一直到缓冲区的内容被读出清空，8042才会收到更多的扫描码。
建立输入缓冲区
建立一个缓冲区，让keyboard_handler将每次收到的扫描码放入这个缓冲区，然后建立一个新的任务专门用来解析它们并做相应处理。
#define KB_IN_BYTES 32 /* size of keyboard input buffer */
/* Keyboard structure, 1 per console. */
typedef struct s_kb {
char* p_head; /* 指向缓冲区中下一个空闲位置 */
char* p_tail; /* 指向键盘任务应处理的字节 */
int count; /* 缓冲区中共有多少字节 */
char buf[KB_IN_BYTES]; /* 缓冲区 */
}KB_INPUT;键盘缓冲区示意图：
对缓冲区进行添加操作，如果缓冲区已满，这里使用的策略是直接就把收到的字节丢弃。
PUBLIC void keyboard_handler(int irq)
{
u8 scan_code = in_byte(KB_DATA);
if (kb_in.count < KB_IN_BYTES) {
*(kb_in.p_head) = scan_code;
kb_in.p_head++;
if (kb_in.p_head == kb_in.buf + KB_IN_BYTES) {
kb_in.p_head = kb_in.buf;
}
kb_in.count++;
}
}用新加的任务处理键盘操作
读缓冲区时关闭了中断，到结束时才打开。
PUBLIC void keyboard_read()
{
u8 scan_code;
if(kb_in.count > 0){
disable_int();
scan_code = *(kb_in.p_tail);
kb_in.p_tail++;
if (kb_in.p_tail == kb_in.buf + KB_IN_BYTES) {
kb_in.p_tail = kb_in.buf;
}
kb_in.count--;
enable_int();
disp_int(scan_code);
}
}解析扫描码
详见keyboard_read()中巨长的if-else。
显示器
初识TTY(终端)
不同的TTY对应的屏幕画面可能是迥然不同的，因为显示了显存的不同位置。
我们操作的对象可能是显卡，或者仅仅是显存。 在实模式下，我们通过BIOS中断来实现打印字符。 在保护模式下，我们在GDT中建立了一个段，它的开始地址0xB8000，通过段寄存器gs对它进行写操作，从而实现数据的显示。 目前，我们对于视频模块的操作也仅限于此，想显示什么就mov而已。 实际上视频是一个很复杂的部分，显示适配器可以被设置成不同模式，用来显示更多的色彩图像动画。 我们就用开机默认的80x25文本模式，占用范围为0xB8000~0XBFFFF,显存大小为32KB,每2个字节代表一个字符。
VGA视频系统的寄存器
如何让系统显示指定位置的内容？ 通过端口操作设置相应的寄存器就可以了。
TTY任务
在TTY任务中执行一个循环，这个循环将轮训每一个TTY，处理它的事件。
#define TTY_IN_BYTES 256 /* tty input queue size */
struct s_console;
/* TTY */
typedef struct s_tty
{
u32 in_buf[TTY_IN_BYTES]; /* TTY 输入缓冲区 */
u32* p_inbuf_head; /* 指向缓冲区中下一个空闲位置 */
u32* p_inbuf_tail; /* 指向键盘任务应处理的键值 */
int inbuf_count; /* 缓冲区中已经填充了多少 */
struct s_console * p_console;
}TTY;
/* CONSOLE */
typedef struct s_console
{
unsigned int current_start_addr; /* 当前显示到了什么位置 */
unsigned int original_addr; /* 当前控制台对应显存位置 */
unsigned int v_mem_limit; /* 当前控制台占的显存大小 */
unsigned int cursor; /* 当前光标位置 */
}CONSOLE;TTY任务代码示意：
多控制台
区分任务和用户进程
printf
printf()要完成屏幕输出的功能，需要控制台模块中的相应代码，所以，它必须通过系统调用才能完成。
printf()的实现–可变参数
C调用约定，后面的参数先入栈，并且由调用者清理堆栈。 假设我们调用printf(fmt, i, j); 则堆栈情况将如下图：
va_list其实是个char*,虽然用...表示了可变参数，不知道有几个参数，但其实vsprintf会根据cahr *fmt中的内容推算出有几个参数。
typedef char * va_list;
int printf(const char *fmt, ...)
{
int i;
char buf[256];
va_list arg = (va_list)((char*)(&fmt) + 4); /*4是参数fmt所占堆栈中的大小*/
i = vsprintf(buf, fmt, arg);
write(buf, i);
return i;
}
int vsprintf(char *buf, const char *fmt, va_list args)
{
char* p;
char tmp[256];
va_list p_next_arg = args;
for (p=buf;*fmt;fmt++) {
if (*fmt != '%') {
*p++ = *fmt;
continue;
}
fmt++;
switch (*fmt) {
case 'x':
itoa(tmp, *((int*)p_next_arg));
strcpy(p, tmp);
p_next_arg += 4;
p += strlen(tmp);
break;
case 's':
break;
default:
break;
}
}
return (p - buf);
}系统调用write()
系统调用也就是触发一个自定义的中断，然后指定一个索引，执行sys_table相应的函数就可以了。 这里函数参数的传递需要一些寄存器做一下中转。。。。
printf调用过程示意图：
腾讯云开发者
