[嵌入式] 哈工大李治军老师操作系统实验七----终端设备控制

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[嵌入式]哈工大李治军老师操作系统实验七----终端设备控制

文章目录

实验内容

当按下F12时，控制端所有字母变成* ，再按一次则恢复，以此类推…

实验目的

加深对操作系统设备管理基本原理的认识，实践键盘中断、扫描码等概念
通过实践掌握Linux0.11对键盘终端和显示器终端的处理过程。

实验需要具备的基本知识

键盘I/O是一种典型的中断驱动事件，既然是中断就对应需要：1. 中断号 2. 中断处理函数。中断号实验手册已经通过set_trap_gate函数告诉我们是0x21 （十进制的33），中断处理函数也已经告诉我们是keyboard_interrupt函数。因此我们就搞清楚了我们需要进行修改的地方。

键盘输入与显示器显示整体流程

这里先给出一张图（来源Linux内核0.11完全注释），这张图展示了整个过程。
在这里插入图片描述

当用于在键盘上键入一个字符时，随即引起键盘中断，中断处理程序负责从键盘控制器读取对应的键盘扫描码，然后采用映射表译成相应字符并放入tty读队列read_q。然后通过中断处理程序do_tty_interrupt() 调用copy_to_cooked() 对该字符进行过滤处理，并放到tty辅助队列secondary 中，同时也把字符放入tty写队列write_q 当中并调用写控制台函数con_write() ，此时如果该终端的回显(echo )属性是设置了的，那么会直接显示到屏幕上。

do_tty_interrupt() 以及copy_to_cooked() 函数在tty_io.c 中实现。

con_write() 函数是在console.c文件当中实现

总结来说：

主要涉及两个程序：键盘中断处理程序（keyboard.S ）负责把用户键入的字符放到read_q缓冲队列当中；另外一个是屏幕显示处理程序（console.c ）用于从write_q队列当中取出字符并显示到屏幕上。

基于以上认识，你就能明白大部分教程里面都有一张图，这张图展示了三个缓冲队列以及函数之间的关系，如下所示：

在这里插入图片描述

从键盘键入的数据可以写入文件，也可以回显到屏幕当中。我们只关心回显那条路。通过图中分析可知，我们只需要对console.c 文件（/linux/kernel/chr_drv 目录下）当中负责给终端写入字符的con_write 函数加以修改就OK。那么如何修改？

con_write() 函数往屏幕缓冲区写入的数据取决于是否按下f12, 因此我们需要时时刻刻监控是否按下f12。为此，我们可以定义一个全局变量switch_show_char_flag来检测当前f12的状态，以及一个能够修改这个全局变量的回调函数。（这个回调函数不就是我们按下f12之后的中断相应函数么？）

在keyboard.S 当中定义了f12响应函数：

.long none,none,do_self,func	/* 54-57 sysreq ? < f11 */
.long func,none,none,none		/* 58-5B f12 ? ? ? */
.long none,none,none,none		/* 5C-5F ? ? ? ? */
.long none,none,none,none		/* 60-63 ? ? ? ? */
//可知func函数是f12处理函数

我们可以把func函数替换成我们自定义的函数用于更新全局变量switch_show_char_flag。

自此实验思路就有了！

实验过程

通过以上分析，我们可以将实验分为以下几个步骤。

设置监控变量S
重写f12响应函数func用来修改S
根据S判断con_write函数是否写入*

在include/linux/tty.h当中声明监控变量S以及响应函数（这个可以自定义，比如我定义为press_f12_handle）
```
extern int switch_show_char_flag;
void press_f12_handle(void);
```

在kernel/chr_drv/tty_io.c末尾添加，用来定义设置监控变量S以及响应函数

int switch_show_char_flag=0;
void press_f12_handle(void)
{
   switch_show_char_flag=1-switch_show_char_flag;
}

在linux 0.11/chr_drv/keyboard.S 中将我们自定义的响应函数替代默认的func函数

.long none,none,do_self,func	/* 54-57 sysreq ? < f11 */
//.long func,none,none,none		/* 58-5B f12 ? ? ? */
.long press_f12_handle,none,none,none		/* 58-5B f12 ? ? ? */
.long none,none,none,none		/* 5C-5F ? ? ? ? */
.long none,none,none,none		/* 60-63 ? ? ? ? */

最后在Linux 0.11/kernel/chr_drv/console.c 当中修改con_write函数

......
......
if (c>31 && c<127) {
	if (x>=video_num_columns) {
		 x -= video_num_columns;
		 pos -= video_size_row;
		 lf();
			 }
    /*加入一段判断语句就OK*/
			 if(switch_show_char_flag==1)
			 {
		  if((c>='A'&& c<='Z')||(c>='a'&&c<='z')||(c>='0'&&c<='9'))   c='*';
			 }
    
		    __asm__("movb attr,%%ah\n\t"
			        "movw %%ax,%1\n\t"
					 ::"a" (c),"m" (*(short *)pos)
				   );
		       pos += 2;
			   x++;
		     } 
......
......