汇编语言--使用BIOS进行键盘输入和磁盘读写

汇编语言--使用BIOS进行键盘输入和磁盘读写


使用BIOS进行键盘输入和磁盘读写



大多数有用的程序都需要处理用户的输入，键盘输入是最基本的输入。程序和数据通常需要长期存储，磁盘是最常用的存储设备。

BIOS为这两种外设的I/O提供了最基本的中断例程。下面将对它们的应用和相关问题进行学习。



int 9中断例程对键盘输入的处理

键盘输入将引发9号中断，BIOS提供了int 9中断例程。

CPU在9号中断发生后，执行int 9中断例程，从60h端口读出扫描码，并将其转化为相应的ASCII码或状态信息，存储在内存的指定空间（键盘缓冲区或状态字节）中。



一般的键盘输入，在CPU执行完int 9中断例程后，都放到了键盘缓冲区中。键盘缓冲区有16个字单元，可以存储15个按键的扫描码和对应的ASCII码。



下面我们按照键盘缓冲区的逻辑结构，来看一下键盘输入的扫描码和对应的ASCII码是如何写入键盘缓冲区的。



注意：在我们的课程中，仅在逻辑结构的基础上，讨论BIOS键盘缓冲区的读写问题。其实键盘缓冲区是用环形队列结构管理的内存区，但我们不对队列和环形队列的实现进行讨论，因为那是另一门专业课《数据结构》的内容。



下面，我们通过下面几个键：

A、B、C、D、E、shift_A、A

的输入过程，简要地看一下int 9中断例程对键盘输入的处理方法：

（1）初始状态下，没有键盘输入，键盘缓冲区空，此时没有任何元素：


















（2）按下A键，引发键盘中断：CPU执行int 9中断例程，从60h端口读出A键的通码；然后检测状态字节，看看是否有shift、Ctrl等切换键按下；发现没有切换键按下，则将A键的扫描码1eh和对应的ASCII码，即字母“a”的ASCII码61h，写入键盘缓冲区。缓冲区的字单元中，高位字节存储扫描码，低位字节存储ASCII码。此时缓冲区中的内容如下：
1E61

















（3）按下B键，引发键盘中断：CPU执行int 9中断例程，从60h端口读出B键的通码；然后检测状态字节，看看是否有切换键按下；发现没有切换键按下，将B键的扫描码30h和对应的ASCII码，即字母“b”的ASCII码62h，写入键盘缓冲区。此时缓冲区中的内容如下：
1E61
3062
















（4）按下C、D、E键后，缓冲区中的内容如下：
1E61
2062
2E63
2064
1265













（5）按下左shift键，引发键盘中断：int 9中断例程接收左shift键的通码，设置0040:17处的状态字节的第1位为1，表示左shift键按下。

（6）按下A键，引发键盘中断：CPU执行int 9中断例程；从60h端口读出A键的通码；检测状态字节，看看是否有切换键按下，发现左shift键被按下，则将A键的扫描码1Eh和shift_A对应的ASCCII码，即字母“A”的ASCII码41，写入键盘缓冲区，此时缓冲区中的内容如下：
1E61
2062
2E63
2064
1265
1E41












（7）松开左shift键，引发键盘中断：int 9中断例程接收左shift键的断码，设置0040:17处的状态字节的第1位为0，表示左shift键松开。

（8）按下A键，引发键盘中断：CPU执行int 9中断例程，从60h端口读出A键的通码，然后检测状态字节，看看是否有切换键按下，发现没有切换键按下，则将A键的扫描码1Eh和A对应的ASCCII码，即字母“a”的ASCII码61h，写入键盘缓冲区，此时缓冲区中的内容如下：
1E61
2062
2E63
2064
1265
1E41
1E61

















使用int 16h中断例程读取键盘缓冲区

BIOS提供了int 16h中断例程供程序员调用。int 16h中断例程中包含的一个最重要的功能是从键盘缓冲区中读取一个键盘输入，该功能的编号为0。

下面的指令从键盘缓冲区中读取一个键盘输入，并将其从缓冲区中删除：

mov ah,0

int 16h

结果：(ah)=扫描码，(al)=ASCII码。



int 16h中断例程的0号功能，进行如下的工作：

1）检测键盘缓冲区中是否有数据；

2）没有则继续做第1步；

3）读取缓冲区第一个字单元中的键盘输入；

4）将读取的扫描码送入ah，ASCII码送入al；

5）将已读取的键盘输入从缓冲区中删除。



可见，BIOS的int 9中断例程和int 16h中断例程是一对相互配合的程序，int 9中断例程向键盘缓冲区中写入，int 16h中断例程从缓冲区中读出。

它们写入和读出的时机不同，int 9中断例程是在有按键按下的时候向键盘缓冲区中写入数据；而int 16h中断例程是在应用程序对其进行调用的时候，将数据从键盘缓冲区中读出。



我们在编写一般的处理键盘输入的程序的时候，可以调用int 16h从键盘缓冲区中读取键盘的输入。



编程，接收用户的键盘输入，输入“r”，将屏幕上的字符设置为红色；输入“g”，将屏幕上的字符设置为绿色；输入“b”，将屏幕上的字符设置为蓝色。



程序如下：

assume cs:code

code segment

start:mov ah,0

int 16h



mov ah,1

cmp al,'r'

je red

cmp al,'g'

je green

cmp al,'b'

je blue

jmp short sret



red:shl ah,1

green:shl ah,1

blue:mov bx,0b800h

mov es,bx

mov cx,2000

s:add byte ptr es:[bx],11111000b

or es:[bx],ah

add bx,2

loop s



sret:mov ax,4c00h

int 21h



code ends

end start







字符串的输入

用户通过键盘输入的通常不仅仅是单个字符而是字符串。

最基本的字符串输入程序，需要具备下面的功能：

1）在输入的同时需要显示这个字符串；

2）一般在输入回车符后，字符串输入结束；

3）能够删除已经输入的字符。



编写一个接收字符串的输入子程序，实现上面三个基本功能。

子程序的参数如下：

(dh)、(dl)=字符串在屏幕上显示的行、列位置；

ds:si指向字符串的存储空间，字符串以0为结尾符。



分析：

（1）字符的输入和删除。

每个新输入的字符都存储在前一个输入的字符之后，而删除是从最后面的字符进行的。

看下面的过程：

空字符串：

输入“a”：a

输入“b”：ab

输入“c”：abc

输入“d”：abcd

删除一个字符：abc

删除一个字符：ab

删除一个字符：a

删除一个字符：



可以看出在字符串输入的过程中，字符的输入和输出是按照栈的访问规则进行了的，即后进先出。这样，我们就可以用栈的方式来管理字符串的存储空间，也就是说，字符串的存储空间实际上是一个字符栈。字符栈中的所有字符，从栈底到栈顶，组成一个字符串。



（2）在输入回车符后，字符串输入结束。

输入回车符后，可以在字符串中加入0，表示字符串结束。



（3）在输入的同时需要显示这个字符串。

每次有新的字符输入和删除一个字符的时候，都应该重新显示字符串，即从字符栈的栈底到栈顶，显示所有的字符。



（4）程序的处理过程。

1）调用int 16h读取键盘输入；

2）如果是字符，进入字符栈，显示字符栈中的所有字符；继续执行1

3）如果是退格键，从字符栈中弹出一个字符，显示字符栈中的所有字符；继续执行1；

4）如果是Enter键，向字符栈中压入0，返回。



从程序的处理过程中可以看出，字符栈的入栈、出栈和显示栈中的内容，是需要在多处使用的功能，应该将它们写为子程序。

子程序：字符栈的入栈、出栈和显示。

参数说明：(ah)=功能号，0表示入栈，1表示出栈，2表示显示；

ds:si指向字符栈空间；

对于0号功能：(al)=入栈字符；

对于1号功能：(al)=返回字符；

对于2号功能：(dh)、(dl)=字符串在屏幕上显示的行、列位置。



charstack: jmp short charstart

table dw charpush,charpop,charshow

top dw 0 ;栈顶



charstart: push bx

push dx

push di

push es



cmp ah,2

ja sret

mov bl,ah

mov bh,0

add bx,bx

jmp word ptr table[bx]



charpush: mov bx,top

mov [si][bx],al

inc top

jmp sret



charpop: cmp top,0

je sret

dec top

mov bx,top

mov al,[si][bx]

jmp sret



charshow: mov bx,0b800b

mov es,bx

mov al,160

mov ah,0

mul dh

mov di,ax

add dl,dl

mov dh,0

add di,dx



mov bx,0



charshows: cmp bx,top

jne noempty

mov byte ptr es:[dl],’ ‘

jmp sret

noempty: mov al,[si][bx]

mov es:[di],al

mov byte ptr es:[di+2], ‘ ‘

inc bx

add di,2

jmp charshows

sret: pop es

pop di

pop dx

pop bx

ret



显示栈中字符的时候，要注意清除屏幕上上一次显示的内容。



完整的接收字符串输入的子程序：

getstr: push ax

getstrs: mov ah,0

int 16h



cmp al,20h

jb nochar ;ASCII码小于0，说明不是字符

mov ah,0

call charstack ;字符入栈

mov ah,2

call charstack ;显示栈中的字符

jmp getstrs

nochar:cmp ah,0eh ;退格键的扫描码

je backspace

cmp ah,1ch ;回车键的扫描码

je enter

jmp getstrs

backspace:mov ah,1

call charstack ;字符出栈

mov ah,2

call charstack ;显示栈中的字符

jmp getstrs

enter: mov al,0

mov ah,0

call charstack ;0入栈

mov ah,2

call charstack ;显示栈中的字符

pop ax

ret









应用int 13h中断例程对磁盘进行读写

BIOS提供的访问磁盘的中断例程为int 13h。



入口参数：

(ah)=int 13h的功能号（2表示读扇区、3表示写扇区）

(al)=读取的扇区数/写入的扇区数

(ch)=磁道号

(cl)=扇区号

(dh)=磁头号（对于软盘即面号，因为一个面用一个磁头来读写。）

(dl)=驱动器号 软驱从0开始，0：软驱A，1：软驱B；

硬盘从80h开始，80h：硬盘C，81h：硬盘D。

es:bx指向接收从扇区读入数据的内存区/将写入磁盘的数据



返回参数：

操作成功：(ah)=0，(al)=读入的扇区数/写入的扇区数

操作失败：(ah)=出错代码



以下指令，读取0面0道1扇区的内容到内存单元0:200：

mov ax,0

mov es,ax

mov bx,200h



mov al,1

mov ch,0

mov cl,1

mov dl,0

mov dh,0

mov ah,2

int 13h



以下指令，将0:200中的内容写入0面0道1扇区：

mov ax,0

mov es,ax

mov bx,200h



mov al,1

mov ch,0

mov cl,1

mov dl,0

mov dh,0

mov ah,3

int 13h









PC机是如何进入操作系统的？

开机后，CPU自动进入到FFFF:0单元处执行，此处有一条转跳指令。CPU执行该指令后，转去执行BIOS中的硬件系统检测和初始化程序。



初始化程序将建立BIOS所支持的中断向量，即将BIOS提供的中断例程的入口地址登记在中断向量表中。



硬件系统检测和初始化完成后，调用int 19h进行操作系统的引导。

如果设为从软盘启动操作系统，则int 19h将主要完成以下工作：

1）控制0号软驱，读取软盘0道0面1扇区的内容到0:7c00。

2）将CS:IP指向0:7c00。



软盘的0道0面1扇区中装有操作系统引导程序。int 19h将其装到0:7c00处后，设置CPU从0:7c00开始执行此处的引导程序，操作系统被激活，控制计算机。