【汇编语言】外中断（二）—— 键盘的奥秘：编写自己的 int 9 中断例程

Crossoads2024-12-31 8:09

文章目录

  • 前言
  • [1. 前提说明](#1. 前提说明)
  • [2. 实操巩固 ------ 编程要求](#2. 实操巩固 —— 编程要求)
  • [3. 实操巩固 ------ 分析与解决问题](#3. 实操巩固 —— 分析与解决问题)
    • [3.1 如何依次显示字母字符？](#3.1 如何依次显示字母字符？)
    • [3.2 实现按Esc建改变字符颜色](#3.2 实现按Esc建改变字符颜色)
      • [3.2.1 int 9中断例程应该具备的功能](#3.2.1 int 9中断例程应该具备的功能)
      • [3.2.2 （1）从端口 60h 读出键盘的输入](#3.2.2 （1）从端口 60h 读出键盘的输入)
      • [3.2.3 （2）调用 BIOS 的int9 中断例程](#3.2.3 （2）调用 BIOS 的int9 中断例程)
        • [3.2.3.1 保存原来的int 9中断例程](#3.2.3.1 保存原来的int 9中断例程)
        • [3.2.3.2 调用原来的int 9中断例程](#3.2.3.2 调用原来的int 9中断例程)
      • [3.2.4 （3）如果是Esc键的扫描码，改变显示的颜色后返回](#3.2.4 （3）如果是Esc键的扫描码，改变显示的颜色后返回)
    • [3.3 得到完整的程序](#3.3 得到完整的程序)
  • 结语

前言

📌

汇编语言是很多相关课程（如数据结构、操作系统、微机原理）的重要基础。但仅仅从课程的角度出发就太片面了，其实学习汇编语言可以深入理解计算机底层工作原理，提升代码效率，尤其在嵌入式系统和性能优化方面有重要作用。此外，它在逆向工程和安全领域不可或缺，帮助分析软件运行机制并增强漏洞修复能力。

本专栏的汇编语言学习章节主要是依据王爽老师的《汇编语言》来写的，和书中一样为了使学习的过程容易展开，我们采用以8086CPU为中央处理器的PC机来进行学习。

1. 前提说明

从之前学习的内容中，可以看出键盘输入的处理过程：

① 键盘产生扫描码;

② 扫描码送入60h端口;

③ 引发9号中断;

④ CPU执行int9中断例程处理键盘输入。

上面的过程中，第1、2、3步都是由硬件系统完成的。我们能够改变的只有int9中断处理程序。我们可以重新编写int9中断例程，按照自己的意图来处理键盘的输入。

但是，在课程中，我们不准备完整地编写一个键盘中断的处理程序，因为要涉及一些硬件细节，而这些内容脱离了我们的内容主线。

但是，我们却还要编写新的键盘中断处理程序，来进行一些特殊的工作，那么这些硬件细节如何处理呢？

这点比较简单，因为BIOS提供的int 9中断例程已经对这些硬件细节进行了处理。我们只要在自己编写的中断例程中调用 BIOS的int 9中断例程就可以了。

2. 实操巩固 ------ 编程要求

编程：在屏幕中间依次显示"a"~"z"，并可以让人看清。在显示的过程中，按下Esc 键后，改变显示的颜色。

3. 实操巩固 ------ 分析与解决问题

3.1 如何依次显示字母字符？

我们先来看一下如何依次显示"a"~"z"。

assembly 复制代码 
assume cs:code
code segment
start:    mov ax,0b800h
          mov es,ax
          mov ah,'a'
     s:   mov es:[160*12+40*2],ah
	   	  inc ah
	   	  cmp ah,'z'
	   	  jna s
          mov ax,4c00h
          int 21h
code ends
end start

在上面的程序的执行过程中，我们无法看清屏幕上的显示。因为一个字母刚显示到屏幕上，CPU 执行几条指令后，就又变成了另一个字母，字母之间切换得太快，无法看清。

应该在每显示一个字母后，延时一段时间，让人看清后，再显示下一个字母。

那么如何延时呢？

我们让CPU执行一段时间的空循环。因为现在CPU的速度都非常快，所以循环的次数一定要大，用两个16位寄存器来存放32位的循环次数。如下:

assembly 复制代码 
	mov dx,10h
	mov ax,0
s: 	sub ax,1
	sbb dx,0
	cmp ax,0
	jne s
	cmp dx,0
	jne s

上面的程序，循环100000h次（两层循环，内层循环10000h次，外层循环10h次）。

我们可以将循环延时的程序段写为一个子程序。

现在，我们的程序如下：

assembly 复制代码 
assume cs:code
stack segment
	db 128 dup (0)
stack ends

code segment
start:  
	mov ax,stack
	mov ss,ax
	mov sp,128

	mov ax,0b800h
    mov es,ax
    mov ah,'a'
s:	mov es:[160*12+40*2],ah
	call delay
	inc ah
	cmp ah,'z'
	jna s

    mov ax,4c00h
    int 21h

delay:	
	push ax
	push dx
	mov dx,1000h	;循环10000000h次，读者可以根据自己机器的速度调整循环次数
	mov ax,0
s1:	                   
	sub ax,1
	sbb dx,0
	cmp ax,0
	jne s1
	cmp dx,0
	jne s1
	pop dx
	pop ax
	ret

code ends

end start

3.2 实现按Esc建改变字符颜色

显示"a"~"z"，并可以让人看清，这个任务已经实现。

那么如何实现，按下Esc键后，改变显示的颜色呢？

3.2.1 int 9中断例程应该具备的功能

键盘输入到达60h端口后，就会引发9号中断，CPU则转去执行int9中断例程。我们可以编写int9中断例程，功能如下。

（1）从60h 端口读出键盘的输入；

（2）调用BIOS 的int 9 中断例程，处理其他硬件细节；

（3）判断是否为Esc的扫描码，如果是，改变显示的颜色后返回；如果不是则直接返回。

接下来，我们对这些功能的实现一一进行分析！

3.2.2 （1）从端口 60h 读出键盘的输入

assembly 复制代码 
int al,60h

3.2.3 （2）调用 BIOS 的int9 中断例程

3.2.3.1 保存原来的int 9中断例程

有一点要注意的是，我们写的中断处理程序要成为新的int 9中断例程，主程序 必须要将中断向量表中的int 9中断例程的入口地址改为我们写的中断处理程序的入口地址。

则在新的中断处理程序中调用原来的int 9中断例程时，中断向量表中的int 9中断例程的入口地址却不是原来的int 9中断例程的地址。所以不能使用int指令直接调用。

要能在我们写的新中断例程中调用原来的中断例程，就必须在将中断向量表中的中断例程的入口地址改为新地址之前，将原来的入口地址保存起来。这样，在需要调用的时候，我们才能找到原来的中断例程的入口。

对于我们现在的问题，假设将原来int9中断例程的偏移地址和段地址保存在 ds:[0]和ds:[2]单元中。那么我们在需要调用原来的 int 9中断例程时候，就可以在 ds:[0]、ds:[2]单元中找到它的入口地址。

3.2.3.2 调用原来的int 9中断例程

那么，有了入口地址后，如何进行调用呢？

当然不能使用指令int 9来调用。我们可以用别的指令来对int指令进行一些模拟，从而实现对中断例程的调用。

我们来看，int指令在执行的时候，CPU进行下面的工作。

  • （1）取中断类型码n；

  • （2）标志寄存器入栈；

  • （3） IF=0，TF=0；

  • （4） CS 、IP 入栈；

  • （5）(IP) = (n*4)，(CS) = (n*4+2)。

取中断类型码是为了定位中断例程的入口地址，在我们的问题中，中断例程的入口地址已经知道。所以，我们用别的指令模拟int指令时候，不需要做第（1）步。

在假设要调用的中断例程的入口地址在ds:0和ds:2单元中的前提下，我们将int过程用下面几步模拟：

  • （1）标志寄存器入栈；

  • （2）IF=0，TF=0；

  • （3）CS、IP入栈；

  • （4）(IP)=((ds)*16+0),(CS)=((ds)*16+2)。

可以注意到第（3）、（4）步和call dword ptr ds:[0]的功能一样。

call dword ptr ds:[0] 的功能也是：

  • （1）CS 、IP 入栈；

  • （2）(IP)=((ds)*16+0)，(CS)=((ds)*16+2)。

所以经过我们总结后，int 过程的模拟最终变为：

  • （1）标志寄存器入栈；

  • （2）IF=0，TF=0；

  • （3）call dword ptr ds:[0]

对于（1），可用pushf实现。

对于（2），我们又得动点歪脑筋，没办法，资源条件极其卑劣的8086 要么使人放弃，要么逼出天才😅😅😅，我们可用以下程序实现：

assembly 复制代码 
pushf
pop ax
and ah,11111100b ; IF和OF为标志寄存器的第9位和第8位
push ax
popf

这样，模拟int指令的调用功能，调用入口地址在ds:0、ds:2中的中断例程的程序如下：

assembly 复制代码 
pushf                     	;标志寄存器入栈

pushf
pop ax
and ah,11111100b  			;IF和OF为标志寄存器的第9位和第8位
push ax
popf                      	;IF=0、TF=0

call dword ptr ds:[0]

3.2.4 （3）如果是Esc键的扫描码，改变显示的颜色后返回

如何改变显示的颜色？

显示的位置是屏幕的中间，即第12行40列，显存中的偏移地址为：160*12+40* 2。所以字符的ASCII码要送入段地址：b800h，偏移地址：160*12+40*2处。

而段地址：b800h，偏移地址：160*12+40*2+1 处是字符的属性，我们只要改变此处的数据就可以改变在段地址：b800h，偏移地址：160*12+40*2 处显示的字符的颜色了。

该程序的最后一个问题是，要在程序返回前，将中断向量表中的int 9中断例程的入口地址恢复为原来的地址。

否则程序返回后，别的程序将无法使用键盘。

3.3 得到完整的程序

经过分析，整理得到完整的程序代码：

assembly 复制代码 
assume cs:code

stack segment
	db 128 dup (0)
stack ends

data segment
	dw 0,0
data ends

code segment
start:	
	mov ax,stack
	mov ss,ax
	mov sp,128
	mov ax,data
	mov ds,ax
	mov ax,0
	mov es,ax

	push es:[9*4]
	pop ds:[0]
	push es:[9*4+2]
	pop ds:[2]		;将原来的int 9中断例程的入口地址保存在ds:0、ds:2单元中

	mov word ptr es:[9*4],offset int9
	mov es:[9*4+2],cs	;在中断向量表中设置新的int 9中断例程的入口地址

	mov ax,0b800h
	mov es,ax
	mov ah,'a'
s:	
	mov  es:[160*12+40*2],ah
	call delay
	inc ah
	cmp ah,'z'
	jna s
	mov ax,0
	mov es,ax

	push ds:[0]
	pop es:[9*4]
	push ds;[2]
	pop es;[9*4+2]   	;将中断向量表中int 9中断例程的入口恢复为原来的地址

	mov ax,4c00h
	int 21h

delay:	
	push ax
	push dx
	mov dx,2000h
	mov ax,0
s1: 	
	sub ax,1
	sbb dx,0
	cmp ax,0
	jne s1
	cmp dx,0
	jne s1
	pop dx
	pop ax
	ret

;------以下为新的int 9中断例程--------------------

int9:	
	push ax
	push bx
	push es

	in al,60h

	pushf
	pushf
	pop bx
	and bh,11111100b
	push bx
	popf
	call dword ptr ds:[0] 	;对int指令进行模拟，调用原来的int 9中断例程

	cmp al,1
	jne int9ret

	mov ax,0b800h
	mov es,ax
	inc byte ptr es:[160*12+40*2+1]  ;属性增加1，改变颜色

int9ret:
	pop es
	pop bx
	pop ax
	iret

code ends

end start

注意，本章中所有关于键盘的程序，因要直接访问真实的硬件，则必须在DOS实模式下运行。

在Windows 2000 的DOS 方式下运行，会出现一些和硬件工作原理不符合的现象。

结语

今天的分享到这里就结束啦！如果觉得文章还不错的话，可以三连支持一下。

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