1.实验目的

  • 加深对操作系统设备管理基本原理的认识，实践键盘中断、扫描码等概念；
  • 通过实践掌握 Linux 0.11 对键盘终端和显示器终端的处理过程。

2.实验内容

本实验的基本内容是修改 Linux 0.11 的终端设备处理代码，对键盘输入和字符显示进行非常规的控制。

在初始状态，一切如常。用户按一次 F12 后，把应用程序向终端输出所有字母都替换为“*”。用户再按一次 F12，又恢复正常。第三次按 F12，再进行输出替换。依此类推。

以 ls 命令为例：

正常情况：

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# ls
hello.c hello.o hello

第一次按 F12，然后输入 ls：

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# **
*****.* *****.* *****

第二次按 F12，然后输入 ls：

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# ls
hello.c hello.o hello

第三次按 F12，然后输入 ls：

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# **
*****.* *****.* *****

3.实验报告

完成实验后，在实验报告中回答如下问题：

  • 在原始代码中，按下 F12，中断响应后，中断服务程序会调用 func？它实现的是什么功能？
  • 在你的实现中，是否把向文件输出的字符也过滤了？如果是，那么怎么能只过滤向终端输出的字符？如果不是，那么怎么能把向文件输出的字符也一并进行过滤？

4.实验提示

本实验需要修改 Linux 0.11 的终端设备处理代码（kernel/chr_drv/console.c 文件），对键盘输入和字符显示进行非常规的控制。

4.1键盘输入处理过程

键盘 I/O 是典型的中断驱动，在 kernel/chr_drv/console.c 文件中：

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void con_init(void)  //控制台的初始化
{
    // 键盘中断响应函数设为 keyboard_interrupt
    set_trap_gate(0x21, &keyboard_interrupt);
}

所以每次按键有动作，keyboard_interrupt 函数就会被调用，它在文件 kernel/chr_drv/keyboard.S（注意，扩展名是大写的 S）中实现。

所有与键盘输入相关的功能都是在此文件中实现的，所以本实验的部分功能也可以在此文件中实现。

简单说，keyboard_interrupt 被调用后，会将键盘扫描码做为下标，调用数组 key_table 保存的与该按键对应的响应函数。

4.2输出字符的控制

printf() 等输出函数最终都是调用 write() 系统调用，所以控制好 write()，就能控制好输出字符。

5.实验步骤

1.修改tty_io.c文件

进入linux-0.11/kernel/chr_drv目录，打开tty_io.c，添加如下代码，增加press_f12_handle函数。

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int switch_show_char_flag = 0;
void press_f12_handle(void)
{
	if (switch_show_char_flag == 0)
	{
		switch_show_char_flag = 1;
	}
	else if (switch_show_char_flag == 1)
	{
		switch_show_char_flag = 0;
	}
}

img

2.修改keyboard.S文件

此文件和步骤1中的文件目录相同：

在linux 0.11/chr_drv/keyboard.S 中将我们自定义的响应函数替代默认的func函数

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.long press_f12_handle,none,none,none

image-20220412163040577

3.修改console.c文件

在console.c文件中增加如下代码

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if (switch_show_char_flag == 1 && ( (c >= 48 && c<= 57) || (c>=65 && c<=90) || (c>=97 && c<=122) ) )
{
	c = '*';
}

此代码对应实验的核心要求 img

4.修改tty.h

此文件位于include/linux目录，添加如下代码：

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extern int switch_show_char_flag;
void press_f12_handle(void);

img

修改完后将其复制到hdc中

5.编译运行Linux

在进入系统后，输入ls -l发现字符正常显示，此时再输入F12然后输入ls -l命令，发现所有的字符回显均变成了*号，实验结果符合预期。 img

遇到的问题

按下F12没反应

image-20220412161132774

在linux 0.11/chr_drv/keyboard.S 中将我们自定义的响应函数替代默认的func函数

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.long none,none,do_self,func	/* 54-57 sysreq ? < f11 */
//.long func,none,none,none		/* 58-5B f12 ? ? ? */
.long press_f12_handle,none,none,none		/* 58-5B f12 ? ? ? */
.long none,none,none,none		/* 5C-5F ? ? ? ? */
.long none,none,none,none		/* 60-63 ? ? ? ? */

回答问题

  1. 将F12转义成转义字符序列 [ [ L , 对F1-F12处理类似 [ [ A -> [ [ L

  2. 实现了文件输出的过滤，该过滤是通过修改fs/file_dev.c中file_write()函数，实现代码类似tty_write()函数。 具体修改如下：

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    while (c-->0)
	{
		tmp = get_fs_byte(buf++);
		if(f12_flag == 1)
		{
			if((tmp>='A'&&tmp<='Z')||(tmp>='a'&&tmp<='z')||(tmp>='0'&&tmp<='9'))
						tmp = '*';
		}
	*(p++) = tmp;
}

    如果只过滤终端输出字符，则可以去掉file_write()修改即可；