Интерфейсы переферийных устройств

Примечания

1 В 16-ричной системе счисления номера строк (столбец hex) соответствуют первой цифре в коде символа, столбцов (строка hex) – второй. Например, код большой латинской буквы А – 41h.

2 Для получения кода в 10-тичной системе счисления следует к соответствующей величине из столбца dec прибавить число из строки dec. Таким образом, код большой латинской буквы А: 64+1=65.

 

Контроллер связан с процессором 8-битной шиной данных и двумя 8-битными  портами: ввода и вывода (таблица 1.5).

 

 

Таблица 1.5 - Регистры контроллера  клавиатуры [8]

Порт	Режим работы	Назначение
60h	Чтение / Запись	Регистр данных / команд
64h	Чтение	Регистр состояния Бит 7 – ошибка четности Бит 6 – тайм-аут приемника/общий  тайм-аут Бит 5 – тайм-аут передатчика Бит 4 – состояние «замка» клавиатуры Бит 3 – признак записи команды / данных Бит 2 – признак типа последнего общесистемного сброса Бит 1 – признак наличия данных во входном буфере:  0 - входной буфер свободен (готовность к приему команды / данных)  1 - входной буфер полон Бит 0 – признак наличия данных в выходном буфере:  0 - выходной буфер свободен 1 - выходной буфер полон

 

Схема программирования контроллера клавиатуры

а) Запрет прерывания

CLI

б) Ожидание готовности контроллера к приему команды / данных

xor CX, CX   ; CX - счетчик количества повторений цикла

 выход по счетчику более  чем через 65 тысяч повторов

wait1: in AL, 64h   ; чтение регистра состояния

test AL, 00000010b  ; анализ бита №1 - входной буфер свободен?

loopnz wait1 ; если бит №1 не нуль (буфер не освободился ) и CX≠0,

 ; переход на метку wait1

jnz err   ; анализ причины выхода из цикла:

; если бит №1 не нуль (буфер так и не освободился),

;переход на метку err

 ………

err: ……   ; действия при ошибке

в) Отправка команды

mov AL, <команда>

out 60h, AL

г) Если в команде больше одного байта или нужно дополнительно передать параметры, то необходимо:

дождаться готовности контроллера к приему (повторить п. б), так как входной буфер может быть занят отправленной командой;

отправить следующий байт (аналогично п. в).

д) Разрешение прерываний

STI

Некоторые команды контроллера клавиатуры

Команда EDh. Управление светодиодами (индикаторами состояния) клавиатуры

Позволяет включать и отключать  светодиоды CapsLock, NumLock и ScrollLock. Команда двухбайтная – следующий за кодом команды байт имеет формат:

Бит	7	6	5	4	3	2	1	0
Содержимое	0	0	0	0	0	CapsLock	NumLock	ScrollLock

=1 - включить

=0 - выключить

компьютер периферийный программирование ассемблер

Команда EEh. Эхо-диагностика.

В ответ микропроцессор выдает код EEh. Используется при возникновении ошибок в работе клавиатуры.

Прочие команды подробно описаны в литературе [8, 11].

Два байта состояния клавиатуры записываются в область данных BIOS по адресам 0000h:0417h (0040h:0017h) и 0000h:0418h (0040h:0018h) [6]. В таблице 1.6 представлены форматы указанных байтов.

Таблица 1.6 - Форматы байтов состояния клавиатуры

Бит №	Формат байта
	0000h:0417h	0000h:0418h
	Если бит=1, нажата клавиша (включен режим):
0	Shift правая	Ctrl левая
1	Shift левая	Alt левая
2	Ctrl любая	Ctrl правая
3	Alt любая	Alt правая
4	ScrollLock	ScrollLock
5	NumLock	NumLock
6	CapsLock	CapsLock
7	Insert	SysReq

 

ПРИМЕР Протестировать состояние индикатора NumLock.

Comment * Чтобы прочитать байт состояния, необходимо в команде указать его полный адрес 0000h:0417h, так как по умолчанию данные сегментируются по регистру DS, что по условию задачи неприемлемо. В связи с ограничениями, налагаемыми командой mov на типы операндов, пересылка нуля в сегментный регистр ES выполняется за несколько шагов*

xor AX, AX  ; 0 à AX

mov ES, AX;  ; AX à ES , т.е. 0 à ES

mov AL, ES:[417h]   ; в AL – байт состояния

test AL, 100000b  ; анализ бита № 5

jz net ; если бит = 0 (NumLock выключен), переход на метку net

; иначе (NumLock включен) – переход на следующую команду

 …………  ; действия, если NumLock включен

net:………….    ; действия, если NumLock выключен

Основное назначение прерывания BIOS INT 16h – работа с буфером и байтами состояния клавиатуры. Буфер клавиатуры – это кольцевой буфер, используемый для хранения кодов пятнадцати введенных символов. Ряд функций INT 16h представлен в таблице 1.7.

 

Таблица 1.7 – Функции BIOS - прерывание INT 16h

Вход	Назначение	Выход	Примечание
AH = 0h1)	1. Ждать нажатия клавиши (если буфер клавиатуры пуст) 2. Прочитать код введенного символа  и удалить его из буфера клавиатуры	AL - ASCII-код введен- ного символа AH - скан-код или AL = 0 AH - скан-код	Введенный символ не отображается
ПРИМЕР При нажатии клавиши СТРЕЛКА-ВЛЕВО (расширенный код 0:4Bh) перейти на метку strela, иначе - на метку nestrela. mov ah, 0 int 16h : вызов функции 0 прерывания 16h cmp al, 0 ; al=0? (это расширенный код?) jne nestrela ; если AL ¹ 0 à на nestrela ; если AL = 0 (код расширенный) – переход на следующую команду cmp ah, 4Bh ; второй байт кода = 4Bh? (это СТРЕЛКА-ВЛЕВО?) jne nestrela ; если AH ¹ 4Bh à на nestrela, ; иначе à на следующую команду strela: ……….….   nestrela: ………….
AH = 1h2)	Проверка наличия символа в  буфере клавиатуры (символ не удаляется из буфера)	Если символ есть: ZF = 0 AL и AH – как у функции 0h Если символа нет: ZF = 1
AH = 2h3)	Получить состояние переключающих  клавиш	AL - байт состояния переключающих клавиш (совпадает с байтом 0000h:0417h)
ПРИМЕР Протестировать состояние индикатора NumLock mov ah,2 int 16h   ; в AL - байт состояния test al, 100000b  ; анализ бита № 5 jz net ; если бит =0 (NumLock выключен), переход на метку net ; иначе (NumLock включен) – переход на следующую команду  …………; действия, если NumLock включен net:………. ; действия, если NumLock выключен

Примечания - Обрабатывает только комбинации, использующие клавиши 84-клавишной клавиатуры. Для 101/105-клавишных и 122-клавишных клавиатур применяются соответственно функции:

1) 10h, 20h

2) 11h, 21h

3) 12h, 22h

 

Подробнее о специальных функциях, обслуживающих расширенные клавиатуры, - в [8].

Клавиатурные функции MS DOS работают со стандартными устройствами ввода-вывода (таблица 1.8).

 

Таблица 1.8 – Некоторые функции прерывания INT 21h

Вход		Назначение		Выход	Примечание
Функции ввода
АН = 1h		1. Ждать нажатия клавиши. 2. Прочитать код введенного символа		AL - ASCII-код символа Если AL=0 (признак символа с расширенным кодом), вызвать вторично для получения скан-кода	Функции отличаются по признаку «Эхо» и реакции на нажатие Ctrl-Break: Функция ЭХО Ctrl-Break 1h + + 7h - - 8h - +
АН = 7h
АН = 8h
ПРИМЕР При нажатии клавиши СТРЕЛКА-ВЛЕВО (расширенный код 0:4Bh) перейти на метку strela, иначе на метку nestrela. mov ah, 1 int 21h : вызов функции 1 прерывания 21h cmp al, 0 ; al=0? (это расширенный код?) jne nestrela ; если AL ¹ 0 à на nestrela ; если AL = 0 (код расширенный) – переход на следующую команду Int 21h ; вторичный вызов, в AL второй байт cmp al, 4Bh ; второй байт кода = 4Bh? (это СТРЕЛКА-ВЛЕВО?) jne nestrela ; если AH ¹ 4Bh à на nestrela, ; иначе (это СТРЕЛКА-ВЛЕВО!!!)à на следующую команду strela: ………. ……….. nestrela: …………..
АН =Аh DX – начальный адрес буфера памяти, куда будет записана строка			Чтение строки в память		Структура буфера памяти: 1-й байт – максимальная длина строки, включая ENTER, - указывает программист 2-й байт – фактическая длина (без ENTER) – заполняет система после ввода строки с 3-го байта – сама строка
АН =Bh			Чтение состояния клавиатуры		AL = FFh – буфер пуст AL = 0 – буфер не пуст
Функции вывода
АН =2h DL – код символа	Вывод символа			AL - код последнего записанного символа (исключение: если DL=9 - табуляция, то AL=20h) [6]	Функции отличаются по реакции на нажатие Ctrl-Break: Функция Ctrl-Break 2h + 6h -
АН =6h DL – код символа
АН =9h DX – начальный адрес строки (в конце строки - $)	Вывод строки			AL-код последнего символа - $ (AL=24h) [6]

Примечание – Многие функции  модифицируют содержимое регистра AL, что необходимо учитывать при использовании в программе прерывания INT 21h

 

Пример

Формулировка задачи.

Разработать программу, которая предлагает пользователю нажать клавишу либо сочетание клавиш, после чего анализирует сложившуюся ситуацию и выполняет следующие действия:

- если введен символ w, включается индикатор CapsLock, индикаторы NumLock и ScrollLock отключаются, после чего программа завершается;

- при вводе сочетания CTRL+F1 пользователю предлагается дополнительно ввести любой символ отдельно либо в сочетании с левой клавишей SHIFT, после чего выводится сообщение «Левая клавиша SHIFT была (не была) нажата» и программа завершает работу;

- если введен любой не указанный выше символ, программа выводит слово «КОНЕЦ» и завершает работу.

Постановка задачи

Программа должна состоять из блоков, выполняющих функции:

- вывод приглашения к нажатию любой клавиши;

- ввод символа с помощью прерывания INT 21h и его идентификация;

- выполнение действий в зависимости от того, какой символ введен:

если w - работа с индикаторами клавиатуры (блок 1);

если Ctrl+F1 - предлагается ввести любой символ отдельно либо в сочетании с левой клавишей SHIFT; после анализа ситуации выводится сообщение «Левая клавиша SHIFT была (не была) нажата» (блок 2);

если любой другой символ, выводится  сообщение «Конец»;

- задержка до нажатия любой клавиши (используется прерывание INT 16h) перед выходом из программы для того, чтобы пользователь имел возможность прочитать сообщение, и завершение работы программы.

Конкретизация работы блоков

Блок 1 - реализация алгоритма программирования контроллера клавиатуры.

Блок 2:

- вывод приглашения к нажатию клавиши Shift отдельно либо в сочетании с любой другой;

 - получение байта состояния клавиатуры с адресом 0000h:0417h (обращением к памяти);

 - тестирование бита № 1, который отслеживает текущее состояние левой клавиши SHIFT, и вывод соответствующего сообщения.

Листинг программы

model small

.stack 100h

.data

Press  db 10, 13, 'Нажмите любую клавишу $'

PressShift db 10, 13, 'Нажмите клавишу отдельно либо с левым Shift$'

ShiftDa db 10, 13, 'Левый Shift был нажат$'

ShiftNet db 10, 13, 'Левый Shift не был нажат$'

konec  db 10, 13, 'Конец','$'