Tài liệu Lập trình hệ thống - Chương 3: Giao tiếp thiết bị chuẩn
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
Chương 3
GIAO TIẾP THIẾT BỊ CHUẨN
1. Giao tiếp bàn phím
1.1. Nguyên lý hoạt động
Keyboard
Keyboard Interface
IRQ1
Y- Decoder
IRQ Logic
D0
Serial
11 bits SDU
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Interface
(PC/XT)
or
Keyboard
Controller
Scan
Matrix
8042/8741/8742
Keyboard cable
(AT ect)
Scan
Enable
Hình 3.1 - Sơ đồ nguyên lý và các ghép nối của bàn phím
Chip xử lý bàn phím liên tục kiểm tra trạng thái của ma trận quét (scan matrix) để
xác định công tắc tại các tọa độ X, Y đang được đóng hay mở và ghi một mã tương ứng vào
bộ đệm bên trong bàn phím. Sau đó mã này sẽ được truyền nối tiếp tới mạch ghép nối bàn
phím trong PC. Cấu trúc của SDU (Serial Data Unit) cho việc truyền số liệu:
0
10
STRT DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 PAR STOP
STRT: bit start (luôn bằng 0)
DB0 - DB7: bit số liệu từ 0 đến 7.
PAR: bit parity (luôn lẻ)
STOP: bit stop (luôn bằng 1).
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 49
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
Chân 1: clock
Chân 2: dữ liệu
Chân 3: Reset
Chân 4: GND
Chân 5: Vcc
Hình 3.2 – Đầu cắm bàn phím AT
Chân 1: dữ liệu
Chân 2: không dùng
Chân 3: GND
Chân 4: Vcc
Chân 5: clock
Chân 6: không dùng
Hình 3.3 – Đầu cắm bàn phím PS/2
Mỗi phím nhấn sẽ được gán cho 1 mã quét (scan code) gồm 1 byte. Nếu 1 phím được
nhấn thì bàn phím phát ra 1 mã make code tương ứng với mã quét truyền tới mạch ghép nối
bàn phím của PC. Ngắt cứng INT 09h được phát ra qua IRQ1.
Chương trình xử lý ngắt sẽ xử lý mã này tuỳ theo phím SHIFT có được nhấn hay
không. Ví dụ: nhấn phím SHIFT trước, không rời tay và sau đó nhấn ‘C’:
make code được truyền - 42(SHIFT) - 46 (‘C’).
Nếu rời tay nhấn phím SHIFT thì bàn phím sẽ phát ra break code và mã này được
truyền như make code. Mã này giống như mã quét nhưng bit 7 được đặt lên 1, do vậy nó
tương đương với make code cộng với 128. Tuỳ theo break code, chương trình con xử lý
ngắt sẽ xác định trạng thái nhấn hay rời của các phím. Thí dụ, phím SHIFT và ‘C’ được rời
theo thứ tự ngược lại với thí dụ trên:
break code được truyền 174 ( bằng 46 cộng 128 tương ứng với ‘C’) và 170
(bằng 42 cộng 128 tương ứng với SHIFT).
Phần cứng và phần mềm xử lý bàn phím còn giải quyết các vấn đề vật lý sau:
- Nhấn và nhả phím nhưng không được phát hiện.
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 50
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
- Khử nhiễu rung cơ khí và phân biệt 1 phím được nhấn nhiều lần hay được
nhấn chỉ 1 lần nhưng được giữ trong một khoảng thời gian dài.
1.2. Lập trình giao tiếp qua các cổng
Bàn phím cũng là một thiết bị ngoại vi nên về nguyên tắc có thể truy xuất nó qua các
cổng vào ra.
Các thanh ghi và các port:
Sử dụng 2 địa chỉ port 60h và 64h có thể truy xuất bộ đệm vào, bộ đệm ra và thanh
ghi điều khiển của bàn phím.
Port
60h
60h
64h
64h
Thanh ghi
Đệm ngõ ra
Đệm ngõ vào
Thanh ghi điều khiển
Thanh ghi trạng thái
R/W
R
W
W
R
Thanh ghi trạng thái xác định trạng thái hiện tại của bộ điều khiển bàn phím. Thanh
ghi này chỉ đọc (read only) và đọc bằng lệnh IN tại port 64h.
7
0
PARE
TIM
AUXB KEYL C/D
SYSF
INPB
OUTB
PARE: Lỗi chẵn lẻ của byte cuối cùng được vào từ bàn phím; 1 = có lỗi chẵn lẻ, 0
= không có.
TIM: Lỗi quá thời gian (time-out); 1 = có lỗi, 0 = không có.
AUXB: Đệm ra cho thiết bị phụ (chỉ có ở máy PS/2); 1 = giữ số liệu cho thiết bị,
0 = giữ số liệu cho bàn phím.
KEYL: Trạng thái khóa bàn phím; 1 = không khóa, 0 = khóa.
C/D: Lệnh/dữ liệu; 1 = Ghi qua port 64h, 0 = Ghi qua port 60h.
SYSF: cờ hệ thống; 1 = tự kiểm tra thành công, 0 = reset khi cấp điện
INPB: Trạng thái đệm vào; 1 = dữ liệu CPU trong bộ đệm vào, 0 = đệm vào rỗng.
OUTB: Trạng thái đệm ra; 1 = dữ liệu bộ điều khiển bàn phím trong bộ đệm ra, 0
= đệm ra rỗng.
Thanh ghi điều khiển
Các lệnh cho bộ điều khiển bàn phím:
Mã
Mô tả
A7h Cấm thiết bị phụ
A8h Cho phép thiết bị phụ
A9h Kiểm tra giao tiếp thiết bị phụ và lưu mã kiểm tra vào bộ đệm ra
00h: không lỗi
01h: CLK ở mức thấp
02h: CLK ở mức cao
03h: DATA ở mức thấp
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 51
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
04h: DATA ở mức cao
FFh: lỗi khác
AAh Tự kiểm tra (ghi 55h vào bộ đệm ra nếu không lỗi
ABh Kiểm tra giao tiếp bàn phím và lưu mã kiểm tra vào bộ đệm ra
ADh Cấm bàn phím
AEh Cho phép bàn phím
C0h Đọc cổng vào và truyền dữ liệu đến bộ đệm ra
C1h Đọc các bit 3 – 0 của cổng vào và truyền đến các bit 3- 0 của thanh ghi trạng thái
cho đến khi INPB = 1
C2h Đọc các bit 7 – 4 của cổng vào và truyền đến các bit 7- 4 của thanh ghi trạng thái
cho đến khi INPB = 1
D0h Đọc cổng ra
D1h Ghi cổng ra
D2h Ghi vào bộ đệm ra và xoá AUXB
D3h Ghi vào bộ đệm ra và set AUXB
D4h Ghi byte dữ liệu tiếp theo vào thiết bị phụ
Khóa bàn phím:
Start:
IN AL, 64h
; đọc byte trạng thái
TEST AL, 02h
JNZ start
; kiểm tra bộ đệm có đầy hay không
OUT 64h, 0ADh
; khóa bàn phím
Keyboard Controller
60h
60h
64h
64h
Keyboard
PS/2 only
Hình 3.4 - Bộ điều khiển bàn phím
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 52
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
Các lệnh cho bàn phím:
Mã
Lệnh
Mô tả
Bật/tắt các đèn led của bàn phím
Trả về byte EEh
EDh Bật/tắt LED
EEh Echo
F0h Đặt/nhận dạng mã quét Đặt 1 trong 3 tập mã quét và nhận diện các mã quét
tập mã quét hiện tại.
F2h Nhận diện bàn phím
F3h Đặt tốc độ lặp lại/trễ
F4h Enable
Nhận diện ACK = AT, ACK+abh+41h=MF II.
Đặt tốc độ lặp lại và thời gian trễ của bàn phím
Cho phép bàn phím hoạt động
F5h Chuẩn/không cho phép Đặt giá trị chuẩn và cấm bàn phím.
F6h Chuẩn/cho phép
FEh Resend
Đặt giá trị chuẩn và cho phép bàn phím.
Bàn phím truyền ký tự cuối cùng một lần nữa tới bộ
điều khiển bàn phím
FFh Reset
Chạy reset bên trong bàn phím
Thí dụ: lệnh bật đèn led cho phím NUMCLOCK, tắt tất cả các đèn khác.
MOV AL,0EDh
OUT 60H, AL
WAIT:
IN AL, 64H
JNZ WAIT
MOV AL,02h
OUT 60H, AL
; đọc thanh ghi trạng thái
; bật đèn cho numclock
Cấu trúc của byte chỉ thị như sau:
7
2
1
0
0 0
0
0
0
CPL NUM SCR
CPL:
NUM:
SCR:
1 = bật đèn Caps Lock;
1 = bật đèn Num Lock;
1 = bật đèn Scroll Lock; 0 = tắt
0 = tắt
0 = tắt
1.3. Lập trình giao tiếp qua các hàm của DOS, BIOS
BIOS ghi các ký tự do việc nhấn các phím vào bộ đệm tạm thời được gọi là bộ đệm
bàn phím (keyboard buffer), có địa chỉ 40h:1Eh, gồm 32 byte và kết thúc ở địa chỉ 40h:3Dh.
Mỗi ký tự được lưu trữ bằng 2 byte, byte cao là mã quét, và byte thấp là mã ASCII. Chương
trình xử lý ngắt sẽ xác định mã ASCII từ mã quét bằng bảng biến đổi và ghi cả 2 mã vào bộ
đệm bàn phím. Bộ đệm bàn phím được tổ chức như bộ đệm vòng (ring buffer) và được quản
lý bởi 2 con trỏ. Các giá trị con trỏ được lưu trữ trong vùng dữ liệu của BIOS ở địa chỉ
40h:1Ah và 40h:1Ch. Con trỏ ghi (40h:1Ch) cho biết vị trí còn trống kế tiếp để ghi ký tự
nhập, con trỏ đọc (40h:1Ah) cho biết vị trí ký tự đầu tiên sẽ đọc. Từ đó, bộ đệm bàn phím
rỗng khi con trỏ ghi và con trỏ đọc trùng nhau Æ bộ đệm chỉ chứa được 15 ký tự.
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 53
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
Các hàm của ngắt 16h:
Hàm 0h - đọc ký tự từ bàn phím, nếu không nhấn thì sẽ chờ
Ra: AH = scancode, AL = mã ASCII. Nếu phím nhấn là các phím đặc biệt thì AL = 0
Hàm 1h - ZF = 1 nếu không có ký tự trong bộ đệm. Giá trị trả về giống như hàm
00h nhưng không xoá ký tự ra khỏi bộ đệm
Hàm 2h - Trả về trạng thái của các phím, kết quả chứa trong AL
7
6
5
4
3
2
1
0
INS
CAPS
LOCK
NUM
LOCK
SCROLL
LOCK
ALT CTRL
LEFT
SHIFT
RIGHT
SHIFT
Hàm 10h - Giống hàm 00h nhưng trả về mã mở rộng
Hàm 11h - Giống hàm 01h nhưng trả về mã mở rộng
Hàm 12h - Giống hàm 02h nhưng AH chứa thêm các thông tin
7
6
5
4
3
2
1
0
SYS
REQ
CAPS
LOCK
NUM
LOCK
SCROLL
LOCK
RIGHT
ALT
RIGHT
CTRL
LEFT
ALT
LEFT
CTRL
Các thí dụ:
- Giả sử phím ‘c’ đã được nhấn.
MOV AH,00h
INT 16h
Kết quả: AH = 2Eh (mã quét cho phím ‘a’); AL = 63h (ASCII cho ‘c’)
- Giả sử phím ‘HOME’ đã được nhấn.
MOV AH,00h
INT 16h
Kết quả: AH = 47h ( mã quét cho phím ‘HOME’)
AL = 0 (các phím chức năng và điều khiển không có mã ASCII)
- Giả sử phím ‘HOME’ đã được nhấn.
MOV AH,10h
INT 16h
Kết quả: AH = 47h (mã quét cho phím ‘HOME’)
AL = E0h
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 54
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
2. Giao tiếp chuột
2.1. Cấu tạo
Cấu tạo của chuột rất đơn giản, phần trung tâm là 1 viên bi thép được phủ keo hoặc
nhựa được quay khi dịch chuyển chuột. Chuyển động này được truyền tới 2 thanh nhỏ được
đặt vuông góc với nhau. Các thanh này sẽ biến chuyển động của chuột theo 2 hướng X,Y
thành sự quay tưong ứng của 2 đĩa gắn với chúng. Trên 2 đĩa có những lỗ nhỏ liên tục đóng
và ngắt 2 chùm sáng tới các sensor nhạy sáng để tạo ra các xung điện. Số các xung điện tỷ lệ
với lượng chuyển động của chuột theo các hướng X,Y và số xung trên 1 sec biểu hiện tốc
độ của chuyển động chuột. Kèm theo đó có 2 hay 3 phím bấm.
Te bao nhay sang
Nguon sang
Truc lan
Y
Vien bi
Di cong COM
Bo khuech dai
X
Hình 3.5 - Sơ đồ cấu tạo của chuột
2.2. Mạch ghép nối và chương trình điều khiển chuột
Hầu hết chuột được nối với PC qua cổng nối tiếp, qua đó chuột cũng được cấp nguồn
nuôi từ PC. Khi dịch chuyển hoặc nhấn, nhả các phím chuột, nó sẽ phát ra một gói dữ liệu
tới mạch giao tiếp và mạch sẽ phát ra 1 ngắt. Phần mềm điều khiển chuột làm các nhiệm vụ:
chuyển ngắt tới mạch giao tiếp nối tiếp xác định, đọc dữ liệu và cập nhật các giá trị bên
trong liên quan tới trạng thái của bàn phím cũng như vị trí của chuột. Hơn nữa, nó còn cung
cấp 1 giao tiếp mềm qua ngắt 33h để định các giá trị bên trong này cũng như làm dịch
chuyển con trỏ chuột trên màn hình tương ứng với vị trí của chuột.
Có thể chọn kiểu con trỏ chuột cứng hoặc mềm trong chế độ văn bản hay con trỏ
chuột đồ hoạ trong chế độ đồ họa. Các hàm 09h và 0Ah trong ngắt 33h cho phép định nghĩa
loại và dạng con trỏ chuột.
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 55
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
2.3. Chương trình với con trỏ
Ngắt 33h cho phép xác định vị trí, số lần click chuột và hình dạng con trỏ (số thứ tự
hàm chứa trong AX).
Hàm
Ý nghĩa
Tham số
Ra: AX = 0: nếu có, = 1: không
BX = số nút nhấn
0
Reset chuột
1
2
Hiển thị con trỏ
Ẩn con trỏ
Ra: BX: trạng thái nút
(D0: nút trái, D1: nút phải, D2: nút giữa)
(= 0: nhả, = 1: nhấn)
CX: vị trí ngang
DX: vị trí dọc
3
4
Nhận vị trí con trỏ và trạng thái nút
Đặt vị trí con trỏ
Vào: CX: vị trí ngang
DX: vị trí dọc
Vào: BX = nút kiểm tra
(=0: trái, =1: phải)
Ra: AX = trạng thái nút
BX = số lần nhấn
5
Trạng thái nút và số lần nhấn từ khi gọi
CX: vị trí ngang
DX: vị trí dọc lần nhấn cuối
6
7
Giống hàm 05h nhưng kiểm tra số lấn nhả
Giới hạn dịch chuyển ngang của con trỏ
Vào: CX = cột trái
DX = cột phải
Vào: CX = dòng dưới
DX = dòng trên
8
9
Giới hạn dịch chuyển dọc của con trỏ
Xác định hình dạng con trỏ đồ hoạ
Vào: BX = vị trí ngang
CX = vị trí dọc
ES:DX: địa chỉ mặt nạ màn hình và con trỏ
Vào: BX = 0: con trỏ phần mềm
CX = mặt nạ màn hình
DX = mặt nạ con trỏ
BX = 1: con trỏ phần cứng
CX = dòng bắt đầu
A
Xác định hình dạng con trỏ văn bản
DX = dòng kết thúc
Chú ý rằng toạ độ con trỏ xác định theo pixel với độ phân giải 640x200 trong khi chế
độ văn bản sử dụng toạ độ ký tự 80x25 nên để chuyển sang toạ độ ký tự thì phải chia cho 8.
Con trỏ chuột hiển thị trên màn hình đồ hoạ bằng cách thực hiện:
Từ mới = (từ cũ AND mặt nạ màn hình) XOR mặt nạ con trỏ
Nếu ta đặt mặt nạ màn hình là 0 thì ký tự màn hình tại đó sẽ bị xoá.
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 56
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
VD: Con trỏ chuột mềm nhấp nháy và chứa ký tự ‘A’
MOV AH,0Ah
MOV BX,0
MOV CX,0 ; m•t n• màn hình = 0
MOV DH,8Bh; = 10001011b Æ màu n•n Gray, màu ký t• Cyan
MOV DL,’A’
INT 33h
VD: Con trỏ chuột cứng có các đường quét 3 và 8
MOV AH,0Ah
MOV BX,1
MOV CX,03h
MOV DX,08h
INT 33h
3. Giao tiếp màn hình
3.1. Card màn hình
Để hiện các hình ảnh, ký tự, hay hình vẽ trên màn hình, PC phải thông qua mạch
ghép nối màn hình (graphics adapter). Board mạch này thường được cắm trên khe cắm mở
rộng của PC.
Trong chế độ văn bản (text mode), các ký tự được xác định bởi mã ASCII, trong đó
có cả các thông tin về thuộc tính của ký tự, thí dụ ký tự được hiện theo cách nhấp nháy hay
đảo màu đen trắng ….ROM ký tự (character rom) lưu trữ các hình mẫu điểm ảnh của các
ký tự tương ứng để máy phát ký tự biến đổi các mã ký tự đó thành 1 chuỗi các bit điểm ảnh
(pixel bit) và chuyển chúng tới thanh ghi dịch (shift register). Máy phát tín hiệu sẽ sử dụng
các bit điểm ảnh này cùng với các thông tin thuộc tính từ RAM video và các tín hiệu đồng
bộ từ CRTC để phát ra các tín hiệu cần thiết cho monitor.
Trong chế độ đồ họa (graphics mode), thông tin trong RAM video được sử dụng trực
tiếp cho việc phát ra các ký tự. Lúc này các thông tin về thuộc tính cũng không cần nữa. Chỉ
từ các giá trị bit trong thanh ghi dịch, máy phát tín hiệu sẽ phát các tín hiệu về độ sáng và
màu cho monitor.
Mỗi ký tự được biểu diễn bởi 1 từ 2 byte trong RAM video. Byte thấp chứa mã ký tự,
byte cao chứa thuộc tính. Cấu trúc của một từ nhớ video như sau:
15
14
13
12
11
10
9
8
BLNK BAK2 BAK1 BAK0 INT FOR2 FOR1 FOR0
7
6
5
4
3
2
1
0
CHR7 CHR6 CHR5 CHR4 CHR3 CHR2 CHR1 CHR0
BLNK:
INT:
CHR7…CHR0:
Nhấp nháy; 1 = bật, 0 = tắt
Cường độ sáng ; 1 = cao, 0 = bình thường
Mã ký tự.
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 57
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
Bảng màu quy định như sau:
Mã hex Màu Mã hex
Màu
Red
Mã hex
Màu
Mã hex
Màu
0
1
2
3
Black
Blue
4
5
6
7
8
9
Dark Gray
Light Blue
Light Green
Light Cyan
C
D
E
F
Light Red
Light Magenta
Yellow
Magenta
Brown
Green
Cyan
A
B
Light Gray
White
Trong chế độ văn bản, 6845 liên tục xuất các địa chỉ cho RAM video qua MA0-
MA13. Ký tự ở góc tận cùng phía trên bên trái màn hình có địa chỉ thấp nhất mà 6845 sẽ
cung cấp ngay sau khi quét dọc ngược. Logic ghép nối định địa chỉ cho RAM video bằng
việc lấy ra mã ký tự cùng với thuộc tính. Mã ký tự dùng cho máy phát ký tự như là chỉ số
thứ nhất trong ROM ký tự. Lúc này, 6845 định địa chỉ hàng quét đầu tiên của ma trận ký tự,
địa chỉ hàng bằng 0. Các bit của ma trận điểm ảnh bây giờ sẽ được truyền đồng bộ với tần
số video từ thanh ghi dịch tới máy phát tín hiệu. Nếu máy phát tín hiệu nhận được giá trị 1
từ thanh ghi dịch, nó sẽ phát tín hiệu video tương ứng với màu của ký tự. Nếu nhận được 0
nó sẽ cấp tín hiệu tương ứng với màu nền. Vậy dòng quét thứ nhất được hiện phù hợp với
các ma trận điểm ảnh của các ký tự trong hàng ký tự thứ nhất. Khi tia điện tử đạt tới cuối
dòng quét, 6845 kích hoạt lối ra HS (Horizontal Synchronization) để tạo ra quá trình quét
ngược và đồng bộ ngang. Tia điện tử quay trở về bắt đầu quét dòng tiếp. Sau mỗi dòng
quét, 6845 tăng giá trị RA0-RA4 lên 1. Địa chỉ dòng này hình thành một giá trị offset bên
trong ma trận điểm ảnh cho ký tự được hiện. Dựa trên mỗi dòng quét như vậy, một dòng các
điểm ảnh của ký tự trong hàng ký tự được hiện ra. Điều này có nghĩa là với ma trận 9x14
điểm ảnh cho 1 ký tự, hàng ký tự thứ nhất đã được hiện sau 14 dòng quét. Khi địa chỉ RA0-
RA4 trở về giá trị 0, 6845 sẽ cấp 1 địa chỉ MA0-MA13 mới và hàng ký tự thứ hai sẽ được
hiện ra cũng như vậy. Ở cuối dòng quét cuối cùng, 6845 sẽ reset địa chỉ MA0-MA13 và
RA0-RA4 và cho phép lối ra VS (Vertical Synchronization) phát ra tín hiệu quét ngược
cùng tín hiệu đồng bộ dọc.
Mỗi ký tự có chiều cao cực đại ứng với 32 dòng vì có 5 đường địa chỉ RA0-RA4, còn
bộ nhớ video trong trường hợp này được tới 16K từ vì có địa chỉ MA0-MA13 là 14 bit.
Trong chế độ đồ họa, chúng kết hợp với nhau để tạo thành địa chỉ 19 bit, lúc đó 6845 có thể
định địa chỉ cho bộ nhớ video lên tới 512K từ. Trong trường hợp này, các byte trong RAM
video không được dịch thành mã ký tự và thuộc tính nữa mà trực tiếp xác định cường độ
sáng và màu của điểm ảnh. Đa số các RAM video được chia thành vài băng được định địa
chỉ bởi RA0-RA4. Các đường MA0-MA13 sẽ định địa chỉ offset bên trong mỗi băng. Dữ
liệu trong RAM video lúc này được trực tiếp truyền tới thanh ghi dịch và máy phát tín hiệu.
ROM ký tự và máy phát ký tự không làm việc.
RAM video được tổ chức khác nhau tuỳ theo chế độ hoạt động và bản mạch ghép
nối. Thí dụ, với RAM video 128 KB, có thể địa chỉ hóa toàn bộ bộ nhớ màn hình qua CPU
như bộ nhớ chính. Nhưng nếu kích thước RAM video lớn hơn thì làm như vậy sẽ đè lên
vùng ROM mở rộng ở điạ chỉ C0000h. Do đó, card EGA và VGA với trên 128 KB nhớ
được tăng cường thêm 1 chuyển mạch mềm (soft-switch) cho phép thâm nhập các cửa sổ
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 58
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
128 KB khác nhau vào RAM video lớn hơn nhiều. Các chuyển mạch này được quy định bởi
riêng các nhà sản xuất board mạch.
3.2. Chế độ văn bản
RAM video được coi như một dãy từ tuyến tính, từ đầu tiên được gán cho ký tự góc
trên tận cùng bên trái màn hình gọi là hàng 1 cột 1. Từ thứ 2 là hàng 1, cột 2, …. Số từ tuỳ
thuộc vào độ phân giải của kiểu hiện ký tự.
Thí dụ: độ phân giải chuẩn 25 hàng, 80 ký tự đòi hỏi 2000 từ nhớ 2 byte. Như vậy,
tổng cộng cần 4 KB bộ nhớ RAM video. Trong khi đó với card có độ phân giải cao SVGA
60 hàng, 132 ký tự cần đến 15840 byte. Do đó RAM video thường được chia thành vài
trang. Kích thước của mỗi trang tuỳ thuộc vào chế độ hiện của màn hình và số trang cực đại,
phụ thuộc cả vào kích thước của RAM video. 6845 có thể được lập trình sao cho địa chỉ
khởi phát của MA0-MA13 sau quét ngược dọc là khác 00h. Nếu địa chỉ khởi phát là bắt đầu
của 1 trang thì có thể quản lý RAM video theo vài trang tách biệt nhau, nếu CPU thay đổi
nội dung của 1 trang mà trang đó hiện đang không hiện thì màn hình cũng không thay đổi.
Do đó, cần phân biệt trang nhớ đang được kích hoạt (đang hiện) và trang đang được xử lý.
Đoạn chương trình ghi ký tự 'A' có cường độ sáng cao vào góc trên bên trái với màu
số 7 và màu nền số 0. Trang thứ nhất và là duy nhất bắt đầu ở địa chỉ B0000h.
MOV AX, 0B000h
MOV ES, AX
MOV AH, 0F8h
MOV AL, 41h
MOV ES:[00H],AX
3.3. Chế độ đồ hoạ
Tổ chức trong chế độ này phức tạp hơn. Ví dụ: với card Hercules, RAM video được
chia thành 4 băng trên 1 trang . Băng thứ nhất: đảm bảo các điểm ảnh cho các dòng 0, 4, 8,
…, 344; băng thứ hai cho các dòng 1, 5, 9, …, 345; băng thứ 3 cho các dòng 2, 6, 10, ….,
346; và băng thứ 4 cho các dòng 3, 7, 11, …, 347. 64 KB được chia thành 2 trang 32 KB.
Độ phân giải trong chế độ đồ họa là 720 x 348 điểm ảnh, mỗi điểm ảnh được biểu diễn bởi 1
bit. Do vậy, một dòng cần 90 byte (720 điểm ảnh / 8 điểm ảnh trên 1 byte). Địa chỉ của byte
chứa điểm ảnh thuộc đường i và cột j trong trang k là:
B0000h+8000h*k+2000h*(i mod 4)+ 90*int(i/4)+int(j/8)
B0000h là đoạn video, 8000h là kích thước của trang, 2000h*(i mod 4) là offset của
băng chứa byte đó, 90*int(i/4) là offset của dòng i trong băng và int(j/8) là offset của cột j
trong băng.
3.4. Truy xuất màn hình qua DOS và BIOS
3.4.1. Truy xuất qua DOS
Các hàm của int 21h có thể hiện các ký tự trên màn hình nhưng không can thiệp được
vào màu:
- Hàm 02h: ra màn hình.
- Hàm 09h: ra một chuỗi.
- Hàm 40h: ghi file/ thiết bị
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 59
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
Các lệnh copy, type và print trong command.com cho phép hiện text trên màn hình.
DOS gộp chung bàn phím và monitor thành 1 thiết bị mang tên CON (console). Ghi CON là
truyền số liệu tới monitor, còn đọc CON là nhận ký tự từ bàn phím. Ví dụ: để hiện nội dung
của file output.txt lên màn hình của monitor sẽ có các cách sau:
- copy output.txt con
- type output.txt > con
- print output.txt /D:con
3.4.2. Truy xuất qua BIOS
BIOS thâm nhập monitor bằng int 10h với nhiều chức năng hơn DOS, như đặt chế độ
hiện hình, quản lý tự động các trang, phân biệt các điểm trên màn hình nhờ các tọa độ,…
- Hàm 00h: định chế độ đồ hoạ:
Vào:
AL = chế độ
Mode
Type
Max Colors Size
Resolution Max Pages Base Addr
---- -------- ---------- ----- ---------- --------- ---------
00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
0A
0B
0C
0D
0E
0F
10
11
12
13
Text
Text
Text
Text
16
16
16
16
4
40x25
40x25
80x25
80x25
40x25
40x25
80x25
80x25
20x25
40x25
80x25
- -
- -
- -
- -
8
8
4,8
4,8
1
1
1
1,8
1
1
1
-
-
8
4
2
2
B8000h
B8000h
B8000h
B8000h
B8000h
B8000h
B8000h
B0000h
B0000h
B0000h
B0000h
- -
- -
Graphics
Graphics
Graphics
Text
Graphics
Graphics
Graphics
- -
320x200
320x200
640x200
- -
4
2
Mono
16
16
4
? ?
? ?
? ?
- -
-
-
- -
- -
- -
- -
Graphics
Graphics
Graphics
Graphics
Graphics
Graphics
Graphics
16
16
Mono
16
2
40x25
80x25
80x25
80x25
80x25
80x25
40x25
320x200
640x200
640x350
640x350
640x480
640x480
320x200
A0000h
A0000h
A0000h
A0000h
A0000h
A0000h
A0000h
1
1
1
16
256
- Hàm 01h: xác định hình dạng con trỏ
Vào:
2
Đầu = 0
Cuối = 7
Đầu = 0
Cuối = 1
Đầu = 6
Cuối = 7
Đầu = 7
Cuối = 0
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 60
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
CH = dòng đầu con trỏ
CL = dòng cuối con trỏ
- Hàm 02h: xác định vị trí con trỏ
Vào:
DH = hàng, DL = cột (bắt đầu từ toạ độ 0,0)
BH = trang (= 0 trong chế độ đồ hoạ)
- Hàm 03h: lấy vị trí và hình dạng con trỏ
Vào: BH = trang
Ra:
DH = hàng, DL = cột
CH, CL = tham số xác định hình dạng con trỏ
- Hàm 05h: chọn trang màn hình
AL = số trang (0..7)
- Hàm 06h: cuộn cửa sổ lên
Vào:
AL = số hàng cuộn (= 0: cuộn toàn màn hình)
BH = thuộc tính các hàng trống xuất hiện khi cuộn
CH, CL = hàng, cột của góc phía trên bên trái
DH, DL = hàng, cột của góc phía dưới bên phải
- Hàm 07h: cuộn cửa sổ xuống
Giống hàm 06h
- Hàm 08h: đọc ký tự và thuộc tính ký tự tại vị trí con trỏ
Vào: BH = trang
Ra:
AH = thuộc tính
AL = mã ASCII
- Hàm 09h: ghi ký tự và thuộc tính ký tự tại vị trí con trỏ
Vào:
BH = trang
BL = thuộc tính (theo bảng trang 61)
AL = mã ASCII
CX = số ký tự cần xuất
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 61
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
- Hàm 0Ah: ghi ký tự tại vị trí con trỏ
Vào:
BH = trang
AL = mã ASCII
CX = số ký tự cần xuất
- Hàm 0Bh: chọn bảng màu (dùng cho chế độ đồ hoạ)
Vào: BH = 0, BL = chọn màu nền (theo bảng trang 61)
BH = 1, BL = số bảng màu
Palette Pixel Color
------- ----- -------
Palette Pixel Color
------- ----- -------
0
0
0
0
0
1
2
3
Black
Green
Red
1
1
1
1
0
1
2
3
Black
Cyan
Magenta
Brown
White
- Hàm 0Ch: hiện một điểm trên màn hình (dùng cho chế độ đồ hoạ)
AL = giá trị pixel (0 – 3), nếu AL.7 = 1 thì giá trị màu là phép toán XOR vứi giá trị
màu hiện hành
CX = cột, DX = hàng
- Hàm 0Dh: đọc một điểm trên màn hình (dùng cho chế độ đồ hoạ)
Vào: CX = cột, DX = hàng
Ra: AL = giá trị pixel
- Hàm 0Fh: xác định chế độ màn hình hiện hành
Ra:
AL = chế độ
AH = số cột
BH = số trang
- Hàm 13h: xuất chuỗi
Vào:
AL = chế độ xuất (bit0 = 1: cập nhật vị trí con trỏ sau khi xuất, bit1 = 1: chuỗi có
chứa thuộc tính ký tự)
BH = trang
BL = thuộc tính (theo bảng trang 61)
CX = số ký tự cần xuất
CX = số ký tự cần xuất
DH, DL = hàng, cột xuất chuỗi
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 62
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
ES:BP = chuỗi in (nếu AL.1 = 1 thì chuỗi có dạng ‘Kýtự’,thuộc tính,‘Kýtự’,thuộc
tính,‘Kýtự’,thuộc tính…)
Những thường trình đồ họa:
BIOS trên main board có sẵn những hàm dùng cho thâm nhập MDA và CGA. BIOS
của riêng EGA và VGA có những hàm mở rộng tương ứng trong khi vẫn giữ nguyên định
dạng gọi.
Một trong những hàm quan trọng nhất của int 10h là hàm 00h dùng để đặt chế độ
hiện hình. Để thay đổi chế độ hiện hình cần phải làm rất nhiều bước chương trình phức tạp
để nạp các thanh ghi của chip 6845. Trong khi đó, hàm 00h làm cho ta tất cả các công việc
này.
Thí dụ: tạo kiểu 6 với độ phân giải 640*200 trên CGA.
Mov ah, 00h
Mov al, 06h
Int 10h
; hàm 00h
; chế độ 6
; gọi ngắt
Các card EGA/VGA có riêng BIOS của chúng. Trong quá trình khởi động PC, nó sẽ
chặn int 10h lại và chạy chương trình BIOS riêng. Thường trình cũ (của BIOS trên board
mach chính) được thay địa chỉ tới int 42h. Tất cả các lệnh gọi int 10h sẽ được BIOS của
EGA/VGA thay địa chỉ tới int 42h nếu board mạch EGA/VGA đang chạy các kiểu hiện
tương thích với MDA hay CGA. Có các kiểu hoạt động từ 0 đến 7.
BIOS của EGA/VGA dùng vùng 40:84h tới 40:88h để lưu số liệu BIOS và các thông
số của EGA/VGA. Nó có các hàm mới với các hàm phụ sau:
- Hàm 10h: truy xuất các thanh ghi màu và bảng màu
- Hàm 11h: cài đặt các bảng định nghĩa ký tự mới
- Hàm 12h: đặt cấu hình hệ con video
- Hàm 1Bh: thông tin về trạng thái và chức năng của BIOS video (chỉ có
ở VGA)
- Hàm 1Ch: trạng thái save/restore của video (chỉ có ở VGA)
Sau đây là chức năng của các hàm và thí dụ sử dụng chúng:
- Hàm 10h, hàm phụ 03h – xoá/đặt thuộc tính
Ví dụ: Xoá thuộc tính nhấp nháy:
Mov ah, 10h
Mov al, 03h
Mov bl, 00h
Int 10h
; dùng hàm 10h
; dùng hàm phụ 03h
; xoá thuộc tính nhấp nháy
; gọi ngắt
- Hàm 11h – ghép nối với máy phát ký tự
Ví dụ: Nạp bảng định nghĩa ký tự 8*14 không cần chương trình CRTC:
Mov ah, 11h
Mov al, 01h
Mov bl, 03h
; dùng hàm 11h
; nạp bảng ký tự từ Rom Bios vào Ram máy phát ký tự.
; gán số 3 cho bảng
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 63
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
Int 10h
; gọi ngắt
- Hàm 12h, hàm phụ 20h – chọn thường trình in màn hình. Dùng hàm
phụ này có thể thay thế thường trình chuẩn cho INT 05h bằng thường
trình có thể dùng cho các độ phân giải mới của EGA/VGA.
Ví dụ: Cho phép thường trình mới in màn hình:
Mov ah, 12h
Mov bl, 20h
; dùng hàm 12h
; dùng hàm phụ 20h
Ấn PRINT hoặc SHIFT+PRINT để gọi thường trình in đã được lắp đặt.
Truy xuất trực tiếp bộ nhớ video:
Để vẽ 1 điểm trên màn hình, BIOS phải làm nhiều thủ tục nhưng nếu muốn vẽ toàn
bộ 1 cửa sổ hình hay lưu trữ thì phải truy xuất trực tiếp RAM video.
- Với board đơn sắc MDA trong kiểu hiện văn bản số 7, 4 KB RAM
đuợc tổ chức như 1 dãy (array) gốm 2000 từ nhớ kề nhau ( mỗi từ là
mã thuộc tính: ký tự) tạo nên 25 dòng, 80 cột. RAM video bắt đẩu ở
đọan B0000h, trong đó ký tự góc trên cùng bên trái là từ thứ nhất trong
RAM video. Như vậy mỗi dòng có 160 byte (A0h). Địa chỉ của từ nhớ
ứng với ký tự ở dòng i, cột j (i = 0-24, j = 0-79) được tính theo công
thức sau:
Address (i,j) = B0000h +A0h*i +02h*j.
- Với board EGA, ở kiểu hiện văn bản từ 0 đến 3 mã ký tự được lưu trữ
trong lớp nhớ 0 cùng với thuộc tính trong lớp 1 của RAM video. Mạch
logic chuyển địa chỉ trên board thực hiện sự kết hợp nhất định nào đó
sao cho tổ chức và cấu trúc của RAM video cũng như cách tính địa chỉ
vẫn tương đồng với cách của CPU. Trong chế độ đồ họa từ 13 đến 16,
RAM video bắt đầu từ địa chỉ đoạn A000h. Các điểm ảnh được xếp kề
cận nhau trong bộ nhớ và mỗi điểm ảnh đòi hỏi 4 bit, các bit này được
phân ra ở 4 lớp nhớ. Như vậy địa chỉ của 1 trong 4 bit này trên 1 điểm
ảnh không chỉ gồm đoạn video và offset mà còn thêm vào số lớp nhớ
nữa.
Để hiện 1 điểm ảnh với 1 trong 16 màu, không phải chỉ tính địa chỉ bit mà còn phải
thâm nhập 4 lớp nhớ. Muốn vậy, phải dùng thanh ghi mặt nạ bản đồ (map mask register).
Thanh ghi này được định địa chỉ qua cổng chỉ số 3C4h với địa chỉ 02h và có thể được ghi
qua cổng số liệu 3C5h. Cấu trúc của thanh ghi mặt nạ bản đố như sau:
7
6
5
4
3
2
1
0
Res Res Res Res LY3 LY2 LY1 LY0
LY3-LY0:
Thâm nhập ghi tới các lớp từ 0Æ3;
1 = cho phép; 0 = không cho phép
Dự trữ
Res :
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 64
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
Ví dụ: Đặt bit 0 của byte ở địa chỉ A000:0000h cho lớ 0, 1, 3.
Mov AX, 0A000h
Mov ES, AX
; nạp đọan video vào AX
; truyền đọan video vào ES
Mov BX, 0000h
Out 3C4h, 02h
Out 3C5h, 0Bh
; nạp offset 0000h vào BX
; chỉ số 2 Æ thanh ghi mặt nạ bản đồ
; ghi 0000 1011b vào thanh ghi mặt nạ bản đồ
(cho phép lớp 0, 1, 3)
Mov 3C5h, 0Bh
; đặt bit 0 trong các lớp 0, 1 và 3
Để lưu trữ nội dung màn hình cần phải đọc các giá trị bit của 4 lớp khi dùng thanh
ghi chọn bản đồ đọc (read map select register). Nó được định địa chỉ với chỉ số 04h qua
cổng chỉ số 3CEh, và có thể được ghi qua cổng số liệu 3CFh. Cấu trúc của thanh ghi này:
7
6
5
4
3
2
1
0
res res res res res res LY1 LY0
LY1-LY0: cho phép thâm nhập đọc với:
00 = lớp 0
01 = lớp 1
10 = lớp 2
11 = lớp 3
res
: dự trữ
Ví dụ: đọc byte ở địa chỉ A000:0000h cho lớp 2:
Mov AX, A000h
Mov ES, AX
Mov BX, 0000h
Out 3Ceh, 04h
Out 3CFh, 02h
; nạp đọan video vào AX
; truyền đọan video vào ES
; nạp offset vào BX
; chỉ số 4 Æ thanh ghi chọn bản đồ đọc
; ghi 0000 0010b vào thanh ghi chọn bản đồ đọc
(cho phép lớp 2)
Mov AL, [ES:BX] ; nạp byte trong lớp 2 vào AL.
Chú ý rằng 4 bit tại 4 lớp đại diện cho 1 điểm ảnh nên trong kiểu hiện 16 EGA có độ
phân giải cao nhất mỗi dòng cần 80byte (640 điểm ảnh / 8 điểm ảnh trên 1 byte); mỗi trang
màn hình gồm 32 KB. Địa chỉ byte của điểm ảnh ở dòng i, cột j trang k (i=0-349, j=0-639,
k=0-1) là:
Address (i,j,k) = A0000h + 8000h*k + 50h*j + int (i/8).
Với board VGA, các chế độ hiện văn bản từ 0 đến 3 và 7 cũng như các chế độ đồ họa
từ 4 đến 6 và 13 đến 16 của CGA. EGA và MDA đều chạy được trên nó.
Trong chế độ văn bản, mã ký tự được lưu trữ trong lớp nhớ 0 cùng với thuộc tính
trong lớp 1 của RAM video VGA. Quá trình chuyển hóa địa chỉ cũng giống như EGA
nhưng khác ở chổ nó vẫn đảm bảo chế độ văn bản 7 với độ phân giải 720x400, ma trận điểm
ảnh 9x16. Trong chế độ đồ họa 4 ÷6 và 13÷19 , mọi tổ chức, cấu trúc cũng như cách tính
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 65
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
địa chỉ tương tự như CGA và EGA. VGA được tăng cường 3 kiểu hiện hình mới từ 17 đến
19.
Kiểu 17 tương thích với board đồ họa của máy PS/2 kiểu 30 là MCGA (multi colour
graphics array). Các điểm ảnh chỉ gổm 1 bit (2 màu) được định vị chỉ trên lớp 0. Thí dụ,
trong VGA kiểu 17 với 80 byte trên 1 dòng (640 điểm ảnh / 8 điểm ảnh trên 1 byte). Mỗi
trang màn hình gồm 40 KB. Địa chỉ của byte ở dòng i, cột j ( i= 0-479), j=0-639) như sau:
Address (i,j) = A0000h+50h*j+int (i/8)
Kiểu 18, 4 bit của điểm ảnh được phân trong 4 lớp nhớ như ở EGA. Trong kiểu VGA
phân giải cao với 16 màu khác nhau, 80 byte trên 1 dòng (640 điểm ảnh / 8 điểm ảnh trên 1
byte), mỗi trang màn hình gồm 40 KB (A0000h byte); địa chỉ của mỗi byte ở dòng i, cột j
(i=0-479; j = 0-639) bằng:
Address (i,j) = A0000h + 50h*j + int (i/8).
Kiểu 19 với 256 màu cho 1 điểm ảnh thì RAM video lại được tổ chức rất đơn giản
như 1 dãy tuyến tính, trong đó 1 byte tương ứng với 1 điểm ảnh. Giá trị của byte phân định
màu của điểm ảnh. Kiểu này đòi hỏi 320 byte (140h) trên 1 dòng (320 điểm ảnh / 1 điểm
ảnh trên 1 byte). Một trang màn hình gồm 64 KB (10000h) nhưng chỉ có 64000 byte được
sử dụng. Địa chỉ của điểm ảnh trong dòng i, cột j (i = 0-199, j=0-319) là:
Address (i,j) = A0000h + 140h*j + i
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 66
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
PHỤ LỤC CHƯƠNG 3
TITLE
CURSOR
DISPLAYING MOUSE POSITION
MACRO ROW,COLUMN
MOV AH,02H
MOV BH,00
MOV DH,ROW
MOV DL,COLUMN
INT
ENDM
10H
DISPLAY MACRO STRING
MOV AH,09H
MOV DX,OFFSET STRING
INT 21H
ENDM
.MODEL SMALL
.STACK
.DATA
MESSAGE_1
MESSAGE_2
POS_HO
DB 'PRESS ANY KEY$'
DB 'THE MOUSE CURSOR IS LOCATED AT $'
DB ?,?, ' AND $'
POS_VE
DB ?,?,'$'
OLDVIDEO
NEWVIDEO
.CODE
DB ?
;current video mode
;new video mode
DB 0EH
MAIN PROC
MOV AX,@DATA
MOV DS,AX
MOV AH,0FH
INT 10H
;get current video mode
MOV OLDVIDEO,AL
MOV AX,0600H
MOV BH,07
;save it
;clear screen
MOV CX,0
MOV DX,184FH
INT 10H
MOV AH,00H
MOV AL,NEWVIDEO
INT 10H
MOV AX,0
INT 33H
MOV AX,01
INT 33H
;set new video mode
;initialize mouse
;show mouse cursor
CURSOR 20,20
DISPLAY MESSAGE_1
AGAIN:
MOV AX,03H
INT 33H
MOV AX,CX
CALL CONVERT
MOV POS_HO,AL ;save the LSD
MOV POS_HO+1,AH ;save the MSD
;get mouse location
;get the hor. pixel position
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 67
Tài liệu Lập trình hệ thống
Chương 3
MOV AX,DX
CALL CONVERT
;get the vert. pixel position
MOV POS_VE,AL ;save
MOV POS_VE+1,AH
CURSOR 5,20
DISPLAY MESSAGE_2
DISPLAY POS_HO
DISPLAY POS_VE
MOV AH,01
;check for key press
;hide mouse
INT 16H
JZ
AGAIN ;if no key press
MOV AH,02
INT 33H
MOV AH,0
;restore original video mode
;load original video mode
MOV AL,OLDVIDEO
MOV AH,0 ;restore original video mode
INT
MOV
INT
10H
AH,4CH
21H
;go back to DOS
MAIN
;--------------------
;divide pixels position by 8 and convert to ASCII to make
it displayable
ENDP
;ax=pixels position (it is in hex)
;on return ax= two ASCII digits
CONVERT PROC
SHR AX,1
SHR AX,1
SHR AX,1
MOV BL,10
MOV AH,0
DIV BL
;divide
;by 8
;to get screen position by character
ADD AX,3030H
RET
;make it ASCII
;return with AX=two ASCII digits
CONVERT ENDP
END
MAIN
--------------------------------------------------------------------
;THIS PROGRAM WAITS FOR THE MOUSE PRESS COUNT AND
;DISPLAYS IT WHEN ANY KEY IS PRESSED.
.MODEL
.STACK
.DATA
SMALL
MESSAGE_1 DB 'PRESS LEFT BUTTON A NUMBER OF TIMES:LESS
THAN 99.$'
MESSAGE_2
KEY$'
MESSAGE_3 DB 'YOU PRESSED IT $'
P_COUNT DB ?,?, ' TIMES $'
DB 'TO FIND OUT HOW MANY TIMES, PRESS ANY
MESSAGE_4 DB 'NOW PRESS ANY KEY TO GO BACK TO DOS$'
OLDVIDEO
NEWVIDEO
DB ?
DB 12H
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 68
Tải về để xem bản đầy đủ
26 trang
15580
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu Lập trình hệ thống - Chương 3: Giao tiếp thiết bị chuẩn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- tai_lieu_lap_trinh_he_thong_chuong_3_giao_tiep_thiet_bi_chua.pdf
