自制操作系统day7（获取按键编码、FIFO缓冲区、鼠标、键盘控制器（Keyboard Controller, KBC）、PS/2协议）

眸生2025-05-23 20:04

day7

获取按键编码（hiarib04a）

c 复制代码 
void inthandler21(int *esp)
{
    struct BOOTINFO *binfo = (struct BOOTINFO *) ADR_BOOTINFO;  // 获取系统启动信息结构体指针
    unsigned char data, s[4];                                   // data: 键盘数据缓存，s: 格式化字符串缓存
    io_out8(PIC0_OCW2, 0x61);     // 发送EOI命令（0x61）通知PIC中断处理完成
	// 具体说明：
// 1. PIC0_OCW2 是主PIC的操作命令字寄存器（端口地址0x20）
// 2. 0x61 的二进制形式是 01100001，其中：
//    - 高三位 011 表示「指定IRQ级别的EOI命令」
//    - 低五位 00001 表示IRQ1（键盘中断）
// 3. 该操作完成两个功能：
//    a. 清除PIC的中断服务寄存器（ISR）对应位
//    b. 允许PIC继续接收新的中断请求
    data = io_in8(PORT_KEYDAT);                                 // 从键盘数据端口读取扫描码

    sprintf(s, "%02X", data);                                   // 将扫描码转为16进制字符串
    boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_008484, 0, 16, 15, 31); // 清空显示区域（青灰色背景）
    putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 0, 16, COL8_FFFFFF, s); // 显示白色文本的扫描码

    return;
}

这句话用来通知PIC"已经知道发生了IRQ1中断哦"。如果是IRQ3，则写成0x63。也就是说，将"0x60+IRQ号码"输出给OCW2就可以。执行这句话之后，PIC继续时刻监视IRQ1中断是否发生。

如果忘记了执行这句话，PIC就不再监视IRQ1中断，不管下次由键盘输入什么信息，系统都感知不到了。

从编号为0x0060的设备输入的8位信息是按键编码。编号为0x0060的设备就是键盘。

加快中断处理（hiarib04b）

c 复制代码 
struct KEYBUF {
	unsigned char data, flag;
};
#define PORT_KEYDAT		0x0060

struct KEYBUF keybuf;
void inthandler21(int *esp)
{
	unsigned char data;
	io_out8(PIC0_OCW2, 0x61);	
	data = io_in8(PORT_KEYDAT);
	if (keybuf.flag == 0) {
		keybuf.data = data;
		keybuf.flag = 1;
	}
	return;
}
for (;;) {
		io_cli();
		//如果flag是0，
//表示缓冲区为空；如果flag是1，就表示缓冲区中存有数据
		if (keybuf.flag == 0) {
			io_stihlt();
		} else {
			i = keybuf.data;
			keybuf.flag = 0;
			io_sti();
			sprintf(s, "%02X", i);
			boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_008484, 0, 16, 15, 31);
			putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 0, 16, COL8_FFFFFF, s);
		}
	}

io_sti();io_hlt();不等于io_stihlt();

如果io_sti()之后产生了中断，keybuf里就会存入数据，这时候让CPU进入HLT状态，keybuf里存入的数据就不会被觉察到。根据CPU的规范，机器语言的STI指令之后，如果紧跟着HLT指令，那么就暂不受理这两条指令之间的中断，而要等到HLT指令之后才受理，

缓冲区建立优点：

  1. 异步处理机制：键盘中断（IRQ1）发生时需要立即响应，但此时系统可能正在处理其他任务。缓冲区作为数据的中转站，允许中断处理程序快速保存数据后立即返回
  2. 防止数据丢失：当用户快速连续按键时，中断可能连续触发。缓冲区可以存储多个按键数据（虽然当前实现是单缓冲区，后续可以扩展为队列）
  3. 线程安全：通过flag标志位（keybuf.flag）实现简单的同步机制，避免主程序读取数据时与中断程序发生竞争
  4. 解耦硬件操作：将底层硬件读取（io_in8）与上层逻辑处理分离，提高代码的可维护性

自此中断处理和调用流程

  1. 中断向量表初始化 (在 int.c 的 PIC 初始化中)
c 复制代码 
int.
// PIC初始化时设置中断向量号
io_out8(PIC0_ICW2, 0x20);  // IRQ0-7对应INT 0x20-0x27
io_out8(PIC1_ICW2, 0x28);  // IRQ8-15对应INT 0x28-0x2f
  1. 汇编层中断门处理 (在 naskfunc.nas 中实现)
nasm 复制代码 
naskfunc.nas
_asm_inthandler21: ; 对应键盘中断(IRQ1)
    PUSH    ES
    PUSH    DS
    PUSHAD
    MOV     EAX,ESP
    PUSH    EAX
    MOV     AX,SS
    MOV     DS,AX
    MOV     ES,AX
    CALL    _inthandler21 ; 调用C语言处理函数
    POP     EAX
    POPAD
    POP     DS
    POP     ES
    IRETD
  1. C语言中断服务程序 (在 int.c 中实现)
c 复制代码 
int.c
// 键盘中断处理程序
void inthandler21(int *esp) {
    unsigned char data;
    io_out8(PIC0_OCW2, 0x61); // 通知PIC中断处理完成
    data = io_in8(PORT_KEYDAT); // 读取键盘数据
    // ... 缓冲区处理 ...
}

完整的中断调用流程：

  1. 硬件中断触发 → 2. CPU查IDT表 → 3. 跳转至_asm_inthandlerXX → 4. 保存上下文 → 5. 调用C处理函数 → 6. 恢复上下文 → 7. IRETD返回

制作FIFO 缓冲区（hiarib04c）

就是将缓冲区的数据部分弄成链表，但这里是静态数组，到下面整理缓冲区就是动态分配内存了

c 复制代码 
struct KEYBUF {
	unsigned char data[32];
	int next;
};
c 复制代码 
void inthandler21(int *esp)
{
	unsigned char data;
	io_out8(PIC0_OCW2, 0x61);
	data = io_in8(PORT_KEYDAT);
	if (keybuf.next < 32) {
		keybuf.data[keybuf.next] = data;
		keybuf.next++;
	}
	return;
}
c 复制代码 
for (;;) {
		io_cli();
		if (keybuf.next == 0) {
			io_stihlt();
		} else {
			i = keybuf.data[0];
			keybuf.next--;
			for (j = 0; j < keybuf.next; j++) {
				keybuf.data[j] = keybuf.data[j + 1];
			}
			io_sti();
			sprintf(s, "%02X", i);
			boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_008484, 0, 16, 15, 31);
			putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 0, 16, COL8_FFFFFF, s);
		}
	}

但这个程序，中断处理的时候涉及数据移送操作，如果在数据移送前中断的话，数据就会乱

所以下面就改善一下

改善FIFO 缓冲区（hiarib04d）

其实就是一个双指针，一个读数据指针，一个写数据指针

写的时候直接覆盖写，到了len最大容量就归0

整理FIFO 缓冲区（hiarib04e）

c 复制代码 
struct FIFO8 {
	unsigned char *buf;
	int p, q, size, free, flags;
};
/*可变缓冲区，size存入缓冲区的总字节数，变量free保存缓冲区里美欧数据的字节数，
buf存缓冲区的地址，p代表下一个数据写入地址（next_w），q代表下一个数据读出地址
（next_r）。
*/
c 复制代码 
void fifo8_init(struct FIFO8 *fifo, int size, unsigned char *buf)
/* 初始化FIFO缓冲区 */
{
fifo->size = size;
fifo->buf = buf;
fifo->free = size; /* 缓冲区的大小 */
fifo->flags = 0;
fifo->p = 0; /* 下一个数据写入位置 */
fifo->q = 0; /* 下一个数据读出位置 */
return;
}
c 复制代码 
#define FLAGS_OVERRUN 0x0001
int fifo8_put(struct FIFO8 *fifo, unsigned char data)
/* 向FIFO传送数据并保存 */
{
if (fifo->free == 0) {
/* 空余没有了，溢出 */
fifo->flags |= FLAGS_OVERRUN;
return -1;
}
fifo->buf[fifo->p] = data;
fifo->p++;
if (fifo->p == fifo->size) {
fifo->p = 0;
}
fifo->free--;
return 0;
}
c 复制代码 
int fifo8_get(struct FIFO8 *fifo)
/* 从FIFO取得一个数据 */
{
int data;
if (fifo->free == fifo->size) {
/* 如果缓冲区为空，则返回 -1 */
return -1;
}
data = fifo->buf[fifo->q];
fifo->q++;
if (fifo->q == fifo->size) {
fifo->q = 0;
}
fifo->free++;
return data;
}
c 复制代码 
int fifo8_status(struct FIFO8 *fifo)
/* 报告一下到底积攒了多少数据 */
{
return fifo->size - fifo->free;
}

鼠标（harib04f）

c 复制代码 
#define PORT_KEYDAT 0x0060
#define PORT_KEYSTA 0x0064
#define PORT_KEYCMD 0x0064
#define KEYSTA_SEND_NOTREADY 0x02
#define KEYCMD_WRITE_MODE 0x60
#define KBC_MODE 0x47
void wait_KBC_sendready(void)
{
/* 等待键盘控制电路准备完毕 */
for (;;) {
if ((io_in8(PORT_KEYSTA) & KEYSTA_SEND_NOTREADY) == 0) {
break;
}
}
return;
//键盘控制电路（keyboard controller, KBC）做好准备动作，等待控制指令的到来。
//因为虽然CPU的电路很快，但键盘控制电路却没有那么快。
//如果键盘控制电路可以接受CPU指令了，CPU从设备号码0x0064处所读
//取的数据的倒数第二位（从低位开始数的第二位）应该是0。在确认到这一位是0之前，程序一直通过for语句循环查询。
}
void init_keyboard(void)
{
/* 初始化键盘控制电路 
一边确认可否往键盘
控制电路传送信息，一边发送模式设定指令，指令中包含着要设定为何种模式。模
式设定的指令是0x60，利用鼠标模式的模式号码是0x47，*/
wait_KBC_sendready();
io_out8(PORT_KEYCMD, KEYCMD_WRITE_MODE);
wait_KBC_sendready();
io_out8(PORT_KEYDAT, KBC_MODE);
return;
}

键盘控制器（Keyboard Controller, KBC）

i8042 键盘控制器-------详细介绍 - LinKArftc - 博客园 (cnblogs.com)

在x86架构中，键盘控制器（Keyboard Controller, KBC）通过特定端口与CPU通信。以下是代码中涉及的端口地址、宏定义和函数的详细解释：

一、端口地址定义

宏定义 端口地址 功能描述
PORT_KEYDAT 0x0060 键盘数据端口：用于读取键盘扫描码或发送键盘配置参数。
PORT_KEYSTA 0x0064 键盘状态端口：读取键盘控制器的状态（如是否准备好接收命令）。
PORT_KEYCMD 0x0064 键盘命令端口：向键盘控制器发送控制命令（与状态端口共享地址，操作区分方向）。

二、关键宏定义

宏定义 值 功能描述
KEYSTA_SEND_NOTREADY 0x02 状态寄存器中的"发送未就绪"标志位：若该位为1，表示控制器忙，不能接收新命令。
KEYCMD_WRITE_MODE 0x60 键盘控制器的命令：写入操作模式到配置字节。
KBC_MODE 0x47 键盘控制器的工作模式参数：启用键盘和鼠标接口，并设置扫描码转换模式。

三、函数解析

1. wait_KBC_sendready()

c 复制代码 
void wait_KBC_sendready(void) {
    for (;;) {
        if ((io_in8(PORT_KEYSTA) & KEYSTA_SEND_NOTREADY) == 0) {
            break;
        }
    }
    return;
}
  • 功能：等待键盘控制器准备好接收命令。
  • 实现 ：
    1. 循环读取状态端口（0x0064）。
    2. 检查状态寄存器的第1位（KEYSTA_SEND_NOTREADY）：
      • 若为0，表示控制器就绪，退出循环。
      • 若为1，继续等待。

2. init_keyboard()

c 复制代码 
void init_keyboard(void) {
    wait_KBC_sendready();
    io_out8(PORT_KEYCMD, KEYCMD_WRITE_MODE);  // 发送模式设置命令
    wait_KBC_sendready();
    io_out8(PORT_KEYDAT, KBC_MODE);           // 写入模式参数
    return;
}
  • 功能：初始化键盘控制器的工作模式。
  • 流程 ：
    1. 等待控制器就绪。
    2. 向命令端口（0x0064）发送命令 0x60（KEYCMD_WRITE_MODE），表示要写入配置字节。
    3. 再次等待控制器就绪。
    4. 向数据端口（0x0060）写入模式参数 0x47（KBC_MODE），配置控制器行为。

四、配置字节 0x47 的位定义

位 名称 功能
7 Reserved 保留位，必须设为0。
6 Translation Mode 1=启用扫描码转换（将XT键盘扫描码集1转换为AT键盘扫描码集2）。
5 Second Port Clock 0=启用鼠标接口（PS/2 Port 2）。
4 First Port Clock 0=启用键盘接口（PS/2 Port 1）。
3 Ignore Lock Keys 0=正常处理锁定键（如Caps Lock）。
2 System Flag 由BIOS设置的系统标志（通常设为0）。
1 Second Port IRQ 1=启用鼠标中断（IRQ12）。
0 First Port IRQ 1=启用键盘中断（IRQ1）。

0x47（二进制 01000111）的具体配置

位 值 作用
7 0 保留位为0，符合规范。
6 1 启用扫描码转换（将XT扫描码转换为AT扫描码，增强兼容性）。
5 0 启用鼠标接口（允许鼠标数据传输）。
4 0 启用键盘接口（允许键盘数据传输）。
3 0 正常处理Caps Lock等锁定键。
2 0 系统标志为0（通常由BIOS设置）。
1 1 启用鼠标中断（IRQ12），允许鼠标事件触发中断。
0 1 启用键盘中断（IRQ1），允许键盘事件触发中断。

五、硬件交互原理

  1. 端口I/O操作 ：
    • io_in8(port)：从指定端口读取1字节数据。
    • io_out8(port, data)：向指定端口写入1字节数据。
    • 在x86中，端口地址空间独立于内存地址空间，需通过IN/OUT指令访问。
  2. 键盘控制器流程 ：
    • 发送命令 ：向PORT_KEYCMD（0x0064）写入命令字节。
    • 写入参数 ：向PORT_KEYDAT（0x0060）写入命令参数（如模式字节）。
    • 状态检查 ：从PORT_KEYSTA（0x0064）读取状态，确保操作安全。

六、代码的意义

这段代码的目标是配置键盘控制器以支持键盘和鼠标输入，具体作用包括：

  1. 启用键盘接口（允许接收按键扫描码）。
  2. 启用鼠标接口（为后续鼠标驱动做准备）。
  3. 设置扫描码转换模式，确保兼容性。

七、实际应用场景

  • 操作系统启动初期 ：在初始化输入设备时调用init_keyboard()，确保键盘可用。
  • 外设驱动开发：理解端口通信是编写键盘/鼠标驱动的基础。

总结

这段代码通过操作键盘控制器的端口，配置其工作模式，为后续处理键盘和鼠标输入奠定基础。理解端口地址、状态标志和配置字节的细节，是开发操作系统输入子系统的关键一步。

发送鼠标激活指令

c 复制代码 
#define KEYCMD_SENDTO_MOUSE 0xd4
#define MOUSECMD_ENABLE 0xf4
void enable_mouse(void)
{
/* 激活鼠标 */
wait_KBC_sendready();
io_out8(PORT_KEYCMD, KEYCMD_SENDTO_MOUSE);
wait_KBC_sendready();
io_out8(PORT_KEYDAT, MOUSECMD_ENABLE);
return; /* 顺利的话,键盘控制其会返送回ACK(0xfa)*/
}

在x86架构中，PS/2键盘控制器（KBC）负责管理键盘和鼠标的通信。以下是代码的逐层解析：

一、关键宏定义

宏定义 值 功能描述
KEYCMD_SENDTO_MOUSE 0xD4 键盘控制器命令：指示下一个写入数据端口的字节将发送到鼠标（而非键盘）。
MOUSECMD_ENABLE 0xF4 鼠标命令：启用鼠标数据报告模式（开始发送移动/按键事件）。

二、代码流程分析

函数 enable_mouse()

c 复制代码 
void enable_mouse(void) {
    wait_KBC_sendready();            // 等待KBC就绪
    io_out8(PORT_KEYCMD, KEYCMD_SENDTO_MOUSE);  // 发送命令0xD4到命令端口（0x64）
    wait_KBC_sendready();            // 再次等待KBC就绪
    io_out8(PORT_KEYDAT, MOUSECMD_ENABLE);      // 发送命令0xF4到数据端口（0x60）
    return;  // 正常情况下，KBC会返回ACK（0xFA）
}

三、分步详解

1. wait_KBC_sendready()

  • 作用：确保键盘控制器（KBC）可接收新命令。
  • 实现 ：循环读取状态端口（0x64），直到状态寄存器的"发送未就绪"位（KEYSTA_SEND_NOTREADY=0x02）为0。

2. 发送命令 0xD4 到命令端口（0x64）

  • 目的 ：通知KBC，下一个写入数据端口（0x60）的字节是发送给鼠标的指令（而非键盘）。
  • PS/2协议：键盘和鼠标共享同一控制器，通过此命令区分目标设备。

3. 发送命令 0xF4 到数据端口（0x60）

  • 作用：向鼠标发送"启用数据报告"指令。此后，鼠标将开始发送移动和按键事件数据包。
  • 响应 ：鼠标应返回0xFA（ACK确认），表示指令已接收。

四、硬件交互逻辑

  1. KBC与设备的通信链

    复制代码 
    CPU → KBC命令端口(0x64) → 发送命令0xD4 → KBC → 转发到鼠标
CPU → KBC数据端口(0x60) → 发送数据0xF4 → KBC → 转发到鼠标

  2. ACK确认机制

    • 鼠标收到有效指令后，会通过KBC返回0xFA（需通过中断或轮询读取数据端口获取）。
    • 此代码未处理ACK，可能依赖后续中断服务程序（ISR）处理。

五、技术细节

1. 键盘控制器状态寄存器（PORT_KEYSTA=0x64）

位 名称 说明
0 Output Buffer Full 1=数据端口（0x60）有数据待读取。
1 Input Buffer Full 1=控制器忙，不能接收命令（代码检查此位）。
2-7 保留

2. 鼠标命令 0xF4 的作用

  • 启用数据报告模式：鼠标持续发送数据包，格式为3字节：

    复制代码 
    Byte 1: Y溢出 | X溢出 | Y符号位 | X符号位 | 保留 | 中键 | 右键 | 左键
Byte 2: X轴移动量（补码）
Byte 3: Y轴移动量（补码）

六、实际应用场景

  • 操作系统初始化阶段：在键盘初始化后调用此函数，激活鼠标输入。
  • 驱动程序开发：理解PS/2协议是处理传统输入设备的基础。

七、注意事项

  • ACK处理 ：需在中断处理中捕获0xFA，否则可能错过鼠标数据。
  • 兼容性：现代硬件可能使用USB替代PS/2，需额外判断设备存在性。
  • 错误处理：未收到ACK时需重试或报错。

总结

此代码通过键盘控制器向鼠标发送启用指令，使其进入数据报告模式。核心步骤为：

  1. 等待控制器就绪 → 2. 声明目标为鼠标 → 3. 发送启用命令。
    理解PS/2协议和端口I/O操作是开发输入设备驱动的关键。

PS/2协议解释

PS/2协议是早期计算机用于连接键盘和鼠标的通信标准，尽管逐渐被USB取代，但在许多传统系统和嵌入式设备中仍有应用。以下是其核心机制和关键细节的详解：

一、物理接口与电气特性

  1. 接口定义

    • PS/2接口为6针Mini-DIN，实际使用4针：

      引脚 功能
      1 数据线（DATA）
      3 地线（GND）
      4 VCC（+5V）
      5 时钟线（CLK）

  2. 通信方式

    • 同步串行传输：设备（键盘/鼠标）与主机（键盘控制器）通过CLK同步，DATA线传输数据。
    • 主从模式：默认设备控制CLK，主机可接管时钟（如发送命令时）。

二、数据帧格式

每帧数据包含 11位，按顺序如下：

位 名称 值 说明
1 起始位 0 标志数据开始
8 数据位 0/1 LSB（最低位）优先发送
1 奇偶校验位 0/1 奇校验（数据位+校验位的1个数为奇）
1 停止位 1 标志数据结束

示例 ：键盘发送按键按下码 0x1C（字母'A'的扫描码）的帧结构：

0 0011100 1 1 → 起始位 + 数据（二进制0011100，LSB优先为0011100） + 奇偶位 + 停止位。

三、通信方向与流程

1. 设备到主机（如按键事件）

  1. 设备检测到动作（如按键按下），生成中断（IRQ1键盘/IRQ12鼠标）。
  2. 设备拉低CLK并发送数据帧。
  3. 主机读取DATA线，在CLK下降沿采样数据位。

2. 主机到设备（如发送命令）

  1. 主机拉低CLK至少100μs，通知设备准备接收命令。
  2. 主机控制CLK，逐位发送命令帧。
  3. 设备在接收到命令后，返回ACK（0xFA）或错误码。

四、关键命令与响应

1. 键盘常用命令

命令 值 功能 响应
重置 0xFF 复位键盘 0xFA + 0xAA
启用扫描 0xF4 开始发送按键事件 0xFA
设置LED 0xED 控制Num/Caps/Scroll灯 0xFA

2. 鼠标常用命令

命令 值 功能 响应
重置 0xFF 复位鼠标 0xFA + 0xAA
启用报告 0xF4 开始发送移动/按键数据 0xFA
设置分辨率 0xE8 调整移动灵敏度 0xFA

五、数据包格式

1. 键盘数据包

  • 单字节 ：传输按键的扫描码（按下或释放）。
    • 例如：0x1C（A键按下），0x9C（A键释放，前缀0xF0表示释放）。

2. 鼠标数据包

  • 标准3字节格式（兼容模式）：

    字节 位7-0
    Byte1 Y溢出
    Byte2 X轴移动量（8位补码，-128~127）
    Byte3 Y轴移动量（8位补码，-128~127）

六、错误处理与重试

  1. 奇偶校验错误 ：主机检测到校验错误时，可发送重传命令（0xFE）。
  2. 超时：若设备未响应，主机可复位设备或记录错误。
  3. ACK缺失 ：未收到0xFA时，主机应重发命令或初始化设备。

七、PS/2与USB的对比

特性 PS/2 USB
热插拔 不支持（可能损坏设备） 支持
中断机制 专用IRQ（低延迟） 轮询或中断传输
协议复杂度 简单（固定数据包） 复杂（多种传输类型、描述符）
应用场景 传统设备、嵌入式系统 现代外设、即插即用

八、操作系统中的实现

  1. 初始化流程 ：
    • 启用键盘/鼠标接口 → 发送重置命令 → 配置扫描码模式。
  2. 中断处理程序 ：
    • 读取数据端口（0x60） → 解析扫描码或鼠标包 → 传递事件到上层。
  3. 缓冲区管理 ：
    • 维护循环队列存储输入事件，避免数据丢失。

总结

PS/2协议通过同步串行通信实现低延迟输入，其核心在于时钟同步、数据帧格式和命令响应机制。

从鼠标接受数据（harib04g）

c 复制代码 
struct FIFO8 mousefifo;
void inthandler2c(int *esp)
/* 来自PS/2鼠标的中断 */
{
unsigned char data;
io_out8(PIC1_OCW2, 0x64); /* 通知PIC1 IRQ-12的受理已经完成 */
io_out8(PIC0_OCW2, 0x62); /* 通知PIC0 IRQ-02的受理已经完成 */
data = io_in8(PORT_KEYDAT);
fifo8_put(&mousefifo, data);
return;
}

在x86系统中，处理来自PS/2鼠标的中断（IRQ12）时，需要与可编程中断控制器（PIC）交互以确认中断处理完成。以下是代码的详细解释：

一、代码功能概述

这段代码是处理PS/2鼠标中断的中断服务程序（ISR），主要完成以下操作：

  1. 通知PIC中断处理完成：通过向主PIC和从PIC发送EOI（End of Interrupt）命令。
  2. 读取鼠标数据：从键盘控制器数据端口获取鼠标事件数据。
  3. 存储数据到缓冲区：将数据存入FIFO队列供后续处理。

二、关键代码解析

1. 中断处理流程

c 复制代码 
void inthandler2c(int *esp) {
    unsigned char data;
    // 通知PIC中断处理完成
    io_out8(PIC1_OCW2, 0x64);  // 从PIC（IRQ12）的EOI
    io_out8(PIC0_OCW2, 0x62);  // 主PIC（IRQ2）的EOI
    // 读取鼠标数据
    data = io_in8(PORT_KEYDAT);
    // 存入FIFO队列
    fifo8_put(&mousefifo, data);
    return;
}

2. PIC的端口与命令

  • PIC1_OCW2 ：从PIC（PIC1）的操作命令字端口，地址为0xA0。
  • PIC0_OCW2 ：主PIC（PIC0）的操作命令字端口，地址为0x20。
  • EOI命令值 ：0x64和0x62是特殊EOI命令，通知PIC中断已处理。

三、PIC的EOI通知机制

1. 主从PIC的级联

  • 主PIC（PIC0）：处理IRQ0-IRQ7。
  • 从PIC（PIC1）：处理IRQ8-IRQ15，其输出连接到主PIC的IRQ2。
  • 中断传递：当从PIC的IRQ12（鼠标中断）触发时，主PIC的IRQ2也会被激活。

2. 发送EOI命令的必要性

  • 目的：告诉PIC中断处理已完成，允许其继续响应新中断。
  • 级联场景：处理从PIC的中断（如IRQ12）时，需向主从PIC均发送EOI。

3. 特殊EOI命令详解

  • OCW2格式：

    位 7 ® 6 (SL) 5 (EOI) 4-0 (L3-L0)
    值 0 1 1 中断级别

  • 从PIC（IRQ12）的EOI命令0x64：

    • 二进制：01100100
    • SL=1, EOI=1：表示发送特殊EOI命令。
    • L3-L0=0100：指定从PIC的中断级别4（对应IRQ12 = IRQ8 + 4）。

  • 主PIC（IRQ2）的EOI命令0x62：

    • 二进制：01100010
    • SL=1, EOI=1：特殊EOI命令。
    • L3-L0=0010：指定主PIC的中断级别2（IRQ2）。

四、代码执行步骤

  1. 发送EOI到从PIC：

    c 复制代码 
    io_out8(0xA0, 0x64); // 通知从PIC，IRQ4（即IRQ12）已处理
    • 从PIC收到命令后，清除IRQ4的中断状态。

  2. 发送EOI到主PIC：

    c 复制代码 
    io_out8(0x20, 0x62); // 通知主PIC，IRQ2（级联中断）已处理
    • 主PIC收到命令后，清除IRQ2的中断状态。

  3. 读取鼠标数据：

    c 复制代码 
    data = io_in8(0x60); // 从键盘控制器数据端口读取鼠标数据包
    • 数据端口0x60用于传输键盘和鼠标的输入数据。

  4. 存储数据到缓冲区：

    c 复制代码 
    fifo8_put(&mousefifo, data); // 将数据存入队列供后续解析
    • 使用FIFO队列避免中断处理过程中数据丢失。

五、关联硬件行为

  • 中断触发：鼠标移动或点击时，键盘控制器通过IRQ12通知CPU。
  • PIC级联：从PIC通过主PIC的IRQ2向CPU传递中断。
  • 数据包格式：PS/2鼠标数据为3字节，需在后续代码中解析。

六、常见问题

1. 为何需要同时通知主从PIC？

  • 从PIC的中断通过主PIC的IRQ2级联，需两者均确认中断完成，否则后续中断会被阻塞。

2. 0x64和0x62如何计算？

  • 特殊EOI命令公式：OCW2 = 0x60 | (IRQ_LEVEL & 0x07)
    • 从PIC IRQ4：0x60 | 4 = 0x64
    • 主PIC IRQ2：0x60 | 2 = 0x62

3. 是否必须使用特殊EOI？

  • 常规EOI（0x20）仅适用于非特殊模式，级联中断需特殊EOI明确指定中断级别。

总结

这段代码通过向主从PIC发送特殊EOI命令，确保中断处理正确完成，并读取鼠标数据存入缓冲区。理解PIC的级联机制和OCW2命令格式，是编写可靠中断处理程序的关键。

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