4. Клавиатура IMB PC. Использование прерываний

_{МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

отчЁт

по лабораторной работе №4 (вариант 7)

по дисциплине «Организация ЭВМ и систем»

Тема: Клавиатура IMB PC. Использование прерываний.

Студент гр. 9300	ФИО
Преподаватель	Лебедев С. В.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы.

Изучить работу с клавиатурой, ознакомиться со стандартными средствами библиотеки C++ и средствами системы прерываний DOS и BIOS, обслуживающих клавиатуру.

Задание.

Разработать, написать и отладить две версии программы управления постоянным перемещением символа «X» в пределах окна с параметрами 20, 8, 60, 18. Для управления использовать клавиши F9, F10, F11, F12.

Первую версию программы написать с использованием стандартных функций ввода языка C++. Вторую версию — с использованием прерывания INT 16h.

Краткие сведения.

Подсистема ввода информации с клавиатуры.

Клавиатура содержит специальный встроенный микропроцессор. Он при каждом нажатии и отпускании клавиши определяет её скэн-код и помещает его в порт 60h ППИ. Скэн-код в первых 7 битах содержит порядковый номер нажатой клавиши, а восьмой бит равен 0, если клавиша была нажата, и равен 1, если клавиша была отпущена. Когда скэн-код записан в порт 60h, ППИ выдаёт сигнал «подтверждения», уведомляя микропроцессор о принятии кода.

Если клавиша остаётся нажатой дольше некоторого времени задержки, микропроцессор клавиатуры начинает генерировать с заданной частотой прямой скэн-код нажатой клавиши. Когда скэн-код принят схемой ППИ, аппаратура компьютера генерирует аппаратное прерывание с номером 9.

Используемые прерывания.

MS-DOS имеет целую группу функций прерывания 21h для выполнения ввода информации с клавиатуры. Функция MS-DOS вызывает драйвер клавиатуры, передавая ему запрос на ввод одного символа из буфера клавиатуры. Драйвер, выполняя запрос, обращается к нужной функции прерывания 16h BIOS. ISR BIOS прерывания 16h читает из буфера клавиатуры нужное слово и передаёт в драйвер. Драйвер возвращает байт (обычно младший) в MS-DOS.

Буфер клавиатуры.

Буфер занимает 32 байта оперативной памяти с адреса 40:1Eh до 40:3Eh. Запись информации в буфер выполняет ISR BIOS прерывания 9, чтение — функции ISR BIOS прерывания 16h. Буфер имеет 30 байт для кодов клавиш и ещё два дополнительных байта, которые резервируются под двухбайтовый код для клавиши ENTER. Буфер организуется как кольцевая очередь, доступ к которой осуществляется с помощью указателя «головы», адрес которого 40:1Ah, и указателя «хвоста», адрес которого 40:1Ch. Указатель «хвоста» задают смещение до первого свободного слова буфера. Указатель «головы» задаёт смещение слова, которое будет возвращено запросу буферизованного ввода с клавиатуры.

Функции обслуживания ввода с клавиатуры.

• int getch();

  • Выполняет ввод с клавиатуры через функцию MS-DOS АН=07h без «эха».

• int getche();

  • Выполняет ввод с клавиатуры через функцию MS-DOS АН=07h с «эхом».

• char* getpass(char* prompt);

  • Выводит на экран ASCII-строку, на начало которой указывает prompt, a затем принимает с клавиатуры без «эха» строку символов. Вводимые символы помещаются во внутреннюю статическую память. Функция возвращает указатель на внутреннюю статическую строку, переопределяемую каждым новым обращением к функции.

• int kbhit();

  • Проверяет, пуст ли буфер клавиатуры. Если в буфере есть символы, возвращает ненулевое значение, в противном случае возвращает 0.

• int bioskey(int cmd);

  • Обращается в зависимости от значения в cmd к функциям АН = 00–02h прерывания 16h. Возвращаемое функцией значение повторяет значение регистра АХ при выходе из прерывания.

Текст программы.

#include <CONIO.H>

#include <DOS.H>

#define UP 1

#define DOWN 2

#define LEFT 3

#define RIGHT 4

#define WX0 20

#define WY0 8

#define WX1 60

#define WY1 18

#define F9 67

#define F10 68

#define F11 133

#define F12 134

#define FREQ 10

int getSpecialScan() {

    int scan, ascii;

    union REGS regs;

    regs.h.ah = 0x10;

    int86(0x16, &regs, &regs);

    scan = regs.x.ax >> 8;

    ascii = regs.x.ax & 0xFF;

    if (ascii == 0) return scan;

    return 0;

}

int mykbhit() {

    _asm {

        mov ah, 11h

        int 16h

        jz end // переходит в конец функции, если ZF = 1

    }

    return 1;

    end: return 0;

}

int main() {

    int direction = RIGHT;

    int x = 1, y = 1;

    int timer = 0;

    union REGS regs;

    regs.h.ah = 1; 

    regs.h.ch = 1 << 5;

    int86(0x10, &regs, 0);

    clrscr();

    window(WX0, WY0, WX1, WY1);

    textattr((BLUE << 4) | WHITE);

    clrscr();

    while (1) {

        if (timer == 0) {

            timer = FREQ;

            gotoxy(x, y);

            cprintf(" ");

            switch (direction) {

                case UP:    if (--y < 1) y = WY1 - WY0 + 1; break;

                case DOWN:  if (++y > WY1 - WY0 + 1) y = 1; break;

                case LEFT:  if (--x < 1) x = WX1 - WX0 + 1; break;

                case RIGHT: if (++x > WX1 - WX0 + 1) x = 1; break;

            }

            gotoxy(x, y);

            cprintf("X");

        }

        // Вторая версия получается снятием комментария со следующей

// строки и наложением комментария на последующую:

        // if (mykbhit()) switch (getSpecialScan()) {

        if (kbhit()) switch (getch()) {

            case F9:  direction = LEFT;  break;

            case F10: direction = UP;    break;

            case F11: direction = DOWN;  break;

            case F12: direction = RIGHT; break;

        }

        timer--;

        delay(10);

    }

    return 0;

}

Блок-схема.

Рисунок 1. Блок-схема программы.

Структурная схема аппаратных средств.

Рисунок 2. Структурная схема аппаратных средств.

Вывод.

Была изучена работа с клавиатурой; освоено использование стандартных средств библиотеки C++ и средств системы прерываний, обслуживающих клавиатуру; написаны две версии программы, использующие их.