《Linux内核设计的艺术:图解Linux操作系统架构设计与实现原理》——2.7 与建立人机交互界面相关的外设的中断服务程序挂接

简介: 本节书摘来自华章计算机《Linux内核设计的艺术:图解Linux操作系统架构设计与实现原理》一书中的第2章,第2.7节,作者:新设计团队著, 更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

2.7 与建立人机交互界面相关的外设的中断服务程序挂接

Linus在操作系统源代码中本来设计了chr_dev_init()函数,明显是要用这个函数初始化字符设备,但我们可以看到这是一个空函数。Linus又设计了tty_init()函数,内容就是初始化字符设备。有人解释tty是teletype。
字符设备的初始化为进程与串行口(可以通信、连接鼠标……)、显示器以及键盘进行I/O通信准备工作环境,主要是对串行口、显示器、键盘进行初始化设置,以及与此相关的中断服务程序与IDT挂接。在tty_init()函数中,先调用rs_init()函数来设置串行口,再调用con_init()函数来设置显示器,具体执行代码如下:

//代码路径:init/main.c:
void main(void)
{
    …
    tty_init();
    …
}
//代码路径:kernel/chr_dev/tty_io.c:
void tty_init(void)
{
    rs_init();
    con_init()
}

2.7.1 对串行口进行设置
把两个串行口中断服务程序与IDT相挂接,然后根据tty_table数据结构中的内容对这两个串行口进行初始化设置,包括设置线路控制寄存器的DLAB 位、设置发送的波特率因子、设置DTR和RTS……最后,允许主8259A 芯片的IRQ3和IRQ4 发送中断请求。
挂接的具体过程及挂接后的效果如图2-13所示。
执行代码如下:

//代码路径:kernel/chr_dev/serial.c:
void rs_init(void)
{
    set_intr_gate(0x24,rs1_interrupt);    //设置串行口1中断,参看2.5
    set_intr_gate(0x23,rs2_interrupt);    //设置串行口2中断
    init(tty_table[1].read_q.data);    //初始化串行口1
    init(tty_table[2].read_q.data);     //初始化串行口2
    outb(inb_p(0x21)&0xE7,0x21);        //允许IRQ3,IRQ4
}

两个串行口中断处理程序与IDT的挂接函数set_intr_gate()与2.5中介绍过的set_trap_gate()函数类似,可参看前面对set_trap_gate()函数的讲解。它们的差别是set_trap_gate()函数的type是15(二进制的1111),而set_intr_gate()的type是14(二进制的1110)。

image

2.7.2 对显示器进行设置
根据机器系统数据提供的显卡是“单色”还是“彩色”来设置配套信息。由于在Linux 0.11那个时代,大部分显卡器是单色的,所以我们假设显卡的属性是单色EGA。那么显存的位置就要被设置为0xb0000~0xb8000,索引寄存器端口被设置为0x3b4,数据寄存器端口被设置为0x3b5,再将显卡的属性——EGA这三个字符,显示在屏幕上。另外,再初始化一些用于滚屏的变量,其中包括滚屏的起始显存地址、滚屏结束显存地址、最顶端行号以及最低端行号。效果如图2-14所示。

image

2.7.3 对键盘进行设置
对键盘进行设置是先将键盘中断服务程序与IDT相挂接,然后取消8259A中对键盘中断的屏蔽,允许IRQ1发送中断信号,通过先禁止键盘工作、再允许键盘工作,键盘便能够使用了。键盘中断处理程序与IDT的挂接函数set_intr_gate()与前面讲解过的set_trap_gate()函数类似,参看对set_trap_gate()函数的讲解。
效果如图2-15所示。

image

执行代码如下:

//代码路径:kernel/chr_dev/console.c:
    …
#define ORIG_X            (*(unsigned char *)0x90000)
#define ORIG_Y            (*(unsigned char *)0x90001)
#define ORIG_VIDEO_PAGE        (*(unsigned short *)0x90004)
#define ORIG_VIDEO_MODE        ((*(unsigned short *)0x90006) & 0xff)
#define ORIG_VIDEO_COLS         (((*(unsigned short *)0x90006) & 0xff00) >> 8)
#define ORIG_VIDEO_LINES        (25)
#define ORIG_VIDEO_EGA_AX        (*(unsigned short *)0x90008)
#define ORIG_VIDEO_EGA_BX        (*(unsigned short *)0x9000a)
#define ORIG_VIDEO_EGA_CX        (*(unsigned short *)0x9000c)

#define VIDEO_TYPE_MDA        0x10 /* Monochrome Text Display    */
#define VIDEO_TYPE_CGA        0x11 /* CGA Display             */
#define VIDEO_TYPE_EGAM        0x20 /* EGA/VGA in Monochrome Mode    */
#define VIDEO_TYPE_EGAC        0x21 /* EGA/VGA in Color Mode        */

#define NPAR 16
    …
void con_init(void)
{
    register unsigned char a;
    char *display_desc= "????";
    char *display_ptr;

    video_num_columns= ORIG_VIDEO_COLS;//参看机器系统数据
    video_size_row= video_num_columns * 2;
    video_num_lines= ORIG_VIDEO_LINES;
    video_page= ORIG_VIDEO_PAGE; //参看机器系统数据
    video_erase_char= 0x0720;
    
    if (ORIG_VIDEO_MODE== 7)    /* Is this a monochrome display? */
    {
         video_mem_start= 0xb0000;
         video_port_reg= 0x3b4;
         video_port_val= 0x3b5;
         if ((ORIG_VIDEO_EGA_BX & 0xff) != 0x10) //参看机器系统数据
         {
               video_type= VIDEO_TYPE_EGAM;
               video_mem_end= 0xb8000;
               display_desc= "EGAm";
         }
         else
         {
               video_type= VIDEO_TYPE_MDA;
               video_mem_end    = 0xb2000;
               display_desc= "*MDA";
         }
    }
    else                        /* If not, it is color. */
    {
         video_mem_start= 0xb8000;
         video_port_reg    = 0x3d4;
         video_port_val    = 0x3d5;
         if ((ORIG_VIDEO_EGA_BX & 0xff) != 0x10) //参看机器系统数据
         {
               video_type= VIDEO_TYPE_EGAC;
               video_mem_end= 0xbc000;
               display_desc= "EGAc";
         }
         else
         {
               video_type= VIDEO_TYPE_CGA;
               video_mem_end= 0xba000;
               display_desc= "*CGA";
         }
    }

    /* Let the user known what kind of display driver we are using */
    
    display_ptr= ((char *)video_mem_start) + video_size_row - 8;
    while (*display_desc)
    {
         *display_ptr++= *display_desc++;
         display_ptr++;
    }
    
    /* Initialize the variables used for scrolling (mostly EGA/VGA)    */
    
    origin    = video_mem_start;
    scr_end    = video_mem_start + video_num_lines * video_size_row;
    top    = 0;
    bottom    = video_num_lines;

    gotoxy(ORIG_X,ORIG_Y);    //参看机器系统数据
    set_trap_gate(0x21,&keyboard_interrupt);//设置键盘中断,参看2.5节
    outb_p(inb_p(0x21)&0xfd,0x21);// 取消对键盘中断的屏蔽,允许IRQ1
    a=inb_p(0x61);
    outb_p(a|0x80,0x61);    // 禁止键盘工作
    outb(a,0x61);        //再允许键盘工作
}
相关文章
|
安全 网络协议 Linux
深入理解Linux内核模块:加载机制、参数传递与实战开发
本文深入解析了Linux内核模块的加载机制、参数传递方式及实战开发技巧。内容涵盖模块基础概念、加载与卸载流程、生命周期管理、参数配置方法,并通过“Hello World”模块和字符设备驱动实例,带领读者逐步掌握模块开发技能。同时,介绍了调试手段、常见问题排查、开发规范及高级特性,如内核线程、模块间通信与性能优化策略。适合希望深入理解Linux内核机制、提升系统编程能力的技术人员阅读与实践。
1162 1
|
监控 Ubuntu Linux
什么Linux,Linux内核及Linux操作系统
上面只是简单的介绍了一下Linux操作系统的几个核心组件,其实Linux的整体架构要复杂的多。单纯从Linux内核的角度,它要管理CPU、内存、网卡、硬盘和输入输出等设备,因此内核本身分为进程调度,内存管理,虚拟文件系统,网络接口等4个核心子系统。
1211 0
|
Web App开发 缓存 Rust
|
Ubuntu 安全 Linux
Ubuntu 发行版更新 Linux 内核,修复 17 个安全漏洞
本地攻击者可以利用上述漏洞,攻击 Ubuntu 22.10、Ubuntu 22.04、Ubuntu 20.04 LTS 发行版,导致拒绝服务(系统崩溃)或执行任意代码。
|
Linux 应用服务中间件 Shell
二、Linux文本处理与文件操作核心命令
熟悉了Linux的基本“行走”后,就该拿起真正的“工具”干活了。用grep这个“放大镜”在文件里搜索内容,用find这个“探测器”在系统中寻找文件,再用tar把东西打包带走。最关键的是要学会使用管道符|,它像一条流水线,能把这些命令串联起来,让简单工具组合出强大的功能,比如 ps -ef | grep 'nginx' 就能快速找出nginx进程。
1140 1
二、Linux文本处理与文件操作核心命令
linux命令—stat
`stat` 是 Linux 系统中用于查看文件或文件系统详细状态信息的命令。相比 `ls -l`,它提供更全面的信息,包括文件大小、权限、所有者、时间戳(最后访问、修改、状态变更时间)、inode 号、设备信息等。其常用选项包括 `-f` 查看文件系统状态、`-t` 以简洁格式输出、`-L` 跟踪符号链接,以及 `-c` 或 `--format` 自定义输出格式。通过这些选项,用户可以灵活获取所需信息,适用于系统调试、权限检查、磁盘管理等场景。
859 137
|
安全 Ubuntu Unix
一、初识 Linux 与基本命令
玩转Linux命令行,就像探索一座新城市。首先要熟悉它的“地图”,也就是/根目录下/etc(放配置)、/home(住家)这些核心区域。然后掌握几个“生存口令”:用ls看周围,cd去别处,mkdir建新房,cp/mv搬东西,再用cat或tail看文件内容。最后,别忘了随时按Tab键,它能帮你自动补全命令和路径,是提高效率的第一神器。
1830 58
|
存储 安全 Linux
Linux卡在emergency mode怎么办?xfs_repair 命令轻松解决
Linux虚拟机遇紧急模式?别慌!多因磁盘挂载失败。本文教你通过日志定位问题,用`xfs_repair`等工具修复文件系统,三步快速恢复。掌握查日志、修磁盘、验重启,轻松应对紧急模式,保障系统稳定运行。
1771 2
|
Unix Linux 程序员
Linux文本搜索工具grep命令使用指南
以上就是对Linux环境下强大工具 `grep` 的基础到进阶功能介绍。它不仅能够执行简单文字查询任务还能够处理复杂文字处理任务,并且支持强大而灵活地正则表达规范来增加查询精度与效率。无论您是程序员、数据分析师还是系统管理员,在日常工作中熟练运用该命令都将极大提升您处理和分析数据效率。
1031 16