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[原创]我所知道的EC====>Keyboard

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发表于 2009-4-18 10:33:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
我所知道的EC====>Keyboard

( n. K4 Y  K+ K
1.Keyboard Introduction

% j& r3 y% i" \2 @" k
Keyboard是PC架构中的一个重要成部分在常的PC系中主板上都有颗专用的8042接口芯片去处理(现在被集成进了SB)8042控制keyboard的整个工作过程,包括加键盘冲以及与chipset沟通。在NB上这部分工作都有EC负责,它有一个keyboard controller,它扮演8042相似的角色。NB都有一个内置Keyboard,这个keyboard是由EC控制的。Keyboardtouchpad都是EC内置的一个部分,它们按照ps2协议工作,最终的数据通过EC送给host。常见的102 key的键盘如下图1所示:
   
2.
/ Q! R1 |7 x9 o( X
Scan code and Make & Break
  y  C) B" R, v

; o3 {. h  y7 q* m' j' U
2 ?: P+ g3 j5 L) b- d# p
当键盘上有键被按下,键盘将产生扫描码(scan code),scan code有两种Make codeBreak code,也就是通常所说的通码和断码。每一个按键都有一个唯一的Make codeBreak code。当一个键被按下就会产生Make code,松开时就会产生一个Break codeScan code一共有三套称之为set1set2set3PS2接口键盘默认使用set2EC收到set2 scan code以后会将它转化为set1送给hostSet1scan code中标准按键的Scan code Make codeBreak code都只有一个字节,Make codeBreakCode的差别就在最高位。Make code最高位为0Break code最高位为1

, Z5 i  h# V7 {( {Ascan code如下图1所示:
A key
Make code
Break code
Set1
1Eh
' c  {& e' R. O
9Eh
Set2
1Ch
F0h,1Ch
Set3
1Ch
F0h,1Ch
% ]$ g6 p  e, M0 o

1 _: L, W7 O. I/ U) d
2
8 Q1 r9 {( `& {0 Z7 W. J& A
3.How Does Keyboard Work?
+ y, c% T* h+ i" Q
Key board
功能虽然比较简单,只是让用户可以输入一些字符而已,可是它的工作原理却不简单。从一个键被按下到操作系统识别它并送给其他的driver或者AP,中间经历了很多道工序。键盘是一种矩阵结构,每一个键都有一个行地址和列地址,用户按下键以后,EC获得该按键的matrix addressEC将该address转化为matrix value然后判断该键的类型是特殊功能键还是标准按键,然后采用不同的方法将matrix value转成Set2,最后在转成Set1 value送给hosthost收到就可以送给其它需要的程序了。其完整的工作流程如下图3所示:
                    % g: j6 P3 G( b; D
4./ X( t  M& O/ Y, I5 {) `: o' B
Customized
3 P/ ?+ A' N) X7 [& G  h# xHot Key
NB上有一些被称为Hot Key(热键)的东东,比如用户可以按Fn+F4/F5调整亮度等。这些是如何实现的呢?既然key board部分是由EC FW处理,那定制这些特殊功能键就不是什么难事了。Fn没有scan code但是它有matrix address 所以EC收到该键按下后置一个flag,后续检测到F1-F12 被按下后,EC发一个Q_EVENT(什么是Q_EVENT?后续会详细描述J)给Host,Host就可以和EC通信了。如此便可以定制出各种各样的功能了。
! c' H% {6 @! G6 ]" Z
9 I. J, y- F1 F7 ^

4 `' e! q9 M4 R. t' m) Y
5.5 S' h/ G7 _% q) N
IO Port Command
Host通过60h64h这两个portsKeyboard进行通信,其中60h被称为数据端口,64h为命令端口。HostEC发命令是通过64h port实现的命令分别为:

* z' F# f+ w4 |3 ?% q- \
Command
Description
EDh
设置LED。Keyboard收到此命令后,一个LED设置会话开始。Keyboard首先回复一个ACK(FAh),然后等待从60h端口写入的LED设置字节,如果等到一个,则再次回复一个ACK,然后根据此字节设置LED。然后接着等待。。。直到等到一个非LED设置字节(高位被设置),此时LED设置会话结束。
EEh
诊断Echo。此命令纯粹为了检测Keyboard是否正常,如果正常,当Keyboard收到此命令后,将会回复一个EEh字节。
F0h
选择Scan code set。Keyboard系统共可能有3个Scan code set。当Keyboard收到此命令后,将回复一个ACK,然后等待一个来自于60h端口的Scan code set代码。系统必须在此命令之后发送给Keyboard一个Scan code set代码。当Keyboard收到此代码后,将再次回复一个ACK,然后将Scan code set设置为收到的Scan code set代码所要求的。
F2h
读取Keyboard ID。由于EC芯片后不仅仅能够接Keyboard。此命令是为了读取后所接的设备ID。设备ID为2个字节,Keyboard ID为83ABh。当键盘收到此命令后,会首先回复一个ACK,然后,将2字节的Keyboard ID一个一个回复回去。
F3h
设置Typematic Rate/Delay。当Keyboard收到此命令后,将回复一个ACK。然后等待来自于60h的设置字节。一旦收到,将回复一个ACK,然后将Keyboard Rate/Delay设置为相应的值。
% y0 A( |* P/ p; s3 n
F4h
清理键盘的Output Buffer。一旦Keyboard收到此命令,将会将Output buffer清空,然后回复一个ACK。然后继续接受Keyboard的击键。
F5h
设置默认状态(w/Disable)。一旦Keyboard收到此命令,将会将Keyboard完全初始化成默认状态。之前所有对它的设置都将失效——Output buffer被清空,Typematic Rate/Delay被设置成默认值。然后回复一个ACK,接着等待下一个命令。需要注意的是,这个命令被执行后,键盘的击键接受是禁止的。如果想让键盘接受击键输入,必须Enable Keyboard。
F6h
设置默认状态。和F5命令唯一不同的是,当此命令被执行之后,键盘的击键接收是允许的。
FEh
Resend。如果Keyboard收到此命令,则必须将刚才发送到Output Register中的数据重新发送一遍。当系统检测到一个来自于Keyboard的错误之后,可以使用自命令让Keyboard重新发送刚才发送的字节。
FFh
Reset Keyboard。如果Keyboard收到此命令,则首先回复一个ACK,然后启动自身的Reset程序,并进行自身基本正确性检测(BAT-Basic Assurance Test)。等这一切结束之后,将返回给系统一个单字节的结束码(AAh=Success, FCh=Failed),并将键盘的Scan code set设置为2。
20h
准备读取芯片的Command Byte;其行为是将当前Command Byte的内容放置于Output Register中,下一个从60H端口的读操作将会将其读取出来。
60h
准备写入EC芯片的Command Byte;下一个通过60h写入的字节将会被放入Command Byte。
A4h
测试一下键盘密码是否被设置;测试结果放置在Output Register,然后可以通过60h读取出来。测试结果可以有两种值:FAh=密码被设置;F1h=没有密码。
A5h
设置键盘密码。其结果被按照顺序通过60h端口一个一个被放置在Input Register中。密码的最后是一个空字节(内容为0)。
A6h
让密码生效。在发布这个命令之前,必须首先使用A5h命令设置密码。
AAh
自检。诊断结果放置在Output Register中,可以通过60h读取。55h=OK。
ADh
禁止键盘接口。Command Byte的bit-4被设置。当此命令被发布后,Keyboard将被禁止发送数据到Output Register。
AEh
打开键盘接口。Command Byte的bit-4被清除。当此命令被发布后,Keyboard将被允许发送数据到Output Register。
C0h
准备读取Input Port。Input Port的内容被放置于Output Register中,随后可以通过60h端口读取。
D0h
准备读取Outport端口。结果被放在Output Register中,随后通过60h端口读取出来。
D1h
准备写Output端口。随后通过60h端口写入的字节,会被放置在Output Port中。
D2h
准备写数据到Output Register中。随后通过60h写入到Input Register的字节会被放入到Output Register中,此功能被用来模拟来自于Keyboard发送的数据。如果中断被允许,则会触发一个中断。
+ d6 h8 r. o5 T5 B5 c: M  m
.
上面的表格就是EC支持的全部的command。那么如何向EC发一个命令呢?在向端口60h64h写任何信息之前,EC输入缓冲区必须为空。读取64h获得状态,然后检查bit1,如果是0表示buffer为空可写,否则为满不能写入。
Example

: b. H6 x1 \! Y9 g- U+ O
in
/ T- [2 E/ A, ~6 u, G1 U# g: Gal,64h

/ |% V" m9 Q4 X1 W7 \test
, U0 E' d6 ]& T3 U6 bal,2

; l) M% A/ s6 w" c! k) D/ ljz
: t& B; w5 p3 g& ?* \6 csend_cmd
, @& m1 `6 ~9 \% L9 _. T& s
ret
send_cmd:
. q" K: |& `4 f* ~6 t9 c
mov6 ^. c/ C$ e5 \/ r# `
bl,adh

. L! j& |, y1 X8 s! rout 64h,bl
; g% Q; Y/ E, \; w9 q
如何从EC端读取数据呢?读取任何信息之前,必须检查控制器输出缓冲区状态,以确定可以读取一个字节。读取64h bit0如果是1表示buffer为满可读,否则为空不能读取。
Example

+ u2 @2 a2 D$ E3 n% a3 W+ @1 M9 r' ?

) [5 o2 F4 z% U3 Sin% k  s" M# @4 f9 E4 P. w1 `* q
al
64h
1 C  U& e  ]+ s* S$ U0 @
test
6 _, ^9 e9 c( L/ Q! K! w3 C% v* Val
1
8 M, o- F/ G5 [1 t" w! [
jnz5 k  ^& S: h$ ~4 J- S# l! k
read_key_ready
  F# a& O$ k+ x" w2 C3 x
ret

5 H* q/ F2 T, K, p% aread_key_ready:

1 S* ^$ w' l+ k: ^3 F& a" `3 yin. z: a1 M9 X- {5 C) T% z
al,60h
6 }  i; n: e( f2 k2 D6 u
Status Register(状态寄存器)的状态位如下所述:
Bit7: PARITY-EVEN(P_E): 从键盘获得的数据奇偶校验错误
. x" W7 K6 H6 G$ X& ~4 ]. j: yBit6: RCV-TMOUT(R_T): 接收超时,置1
/ J# a. v" w$ o( x& q& FBit5: TRANS_TMOUT(T_T): 发送超时,置19 m3 R2 ~4 B( k  q" b: u
Bit4: KYBD_INH(K_I): 为1键盘没有被禁止。为0键盘被禁止。
. M4 _9 w! W  U- d/ {Bit3: CMD_DATA(C_D): 为1输入缓冲器中的内容为命令,0输入缓冲器中的内容为数据。" ^$ U9 i* U3 C1 e7 m" a
Bit2: SYS_FLAG(S_F): 系统标志,加电启动置0,自检通过后置1
! b1 Y+ D) A# I% bBit1: INPUT_BUF_FULL(I_B_F): 输入缓冲器满置1,i8042 取走后置0
" c. S4 ]% U+ P- A! yBitO: OUT_BUF_FULL(O_B_F): 输出缓冲器满置1,CPU读取后置0

/ a2 y$ E! R/ E
6.3 v1 W' g3 S2 t+ q
Co-Work With USB Keyboard

3 m7 q8 _2 y6 |' C/ C- m* ~4 o大家可能会觉得Usb keyboard好像和EC没什么关系,其实不然。
Usb keyboardLegacy mode需要将数据送给EC,由EC在送给Host。(借腹生子哈哈)。完整的流程如图4所示:

+ x" D8 O4 S. Y; s0 @  Z. F/ n$ S9 ?) g" E* T) Y
   
/ k& l. f: {6 N4 i( L
# \0 P9 P! G1 k& y& `1 G- \& P

- {/ v! x0 }2 ]3 p% x4 J. f$ L
usb keyboard有数据输入,BIOS将数据转化并通过D2 command将数据送给EC
EC通过IRQ1通知HostHost再下来读取。
' ?  {$ t  F2 x2 a+ J" h
Peter

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发表于 2010-1-14 22:28:22 | 显示全部楼层
小弟刚开始学习EC,用的是ITE的8511,收益匪浅,但是还有几个疑问,+ Y3 ?2 j, l; P! R  g! d
1. peter老师提到,按下Fn后,ec要设置flag,是在哪里设置flag呢?如何去查看这个flag?3 }2 K  c8 C8 D5 }9 n) j& ?
2. 有了flag后,按下fn功能组合键,比如说Fn+F2,应该能够抓到scancode吧?这个scancode与单纯的F2键的set2 scancode一样吗?
% s  M' r: _5 N0 ~1 \$ H$ t" k3. Fn+Fx功能键的调节功能是如何实现的呢?是Q_EVent吗?
; a! n$ F: t* u4. 为什么有些Fn组合键的功能可以不需要应用程序(进入OS的那种)就可以实现,而有些需要有驱动程序的支持呢?这两种组合功能键实现上有什么区别?
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发表于 2010-1-15 13:58:57 | 显示全部楼层
1.peter老师说的这个flag,应该是code里设置的,定义一个BYTE,一般存overlay,Fn,Numlock,ctrl,alt,shift这些flag./ }; ?+ e6 g/ w) H, R/ h5 Y
2.单纯按F2,一定有ccancode,但是Fn+F2这个要不要发scancode,要看这个功能需不需要,假设我要做LCD/CRT Switch,EC要发query event,不用发scancode
6 k/ M: \* [$ E6 Z3.调节功能你指得是什么呢?Query event是需要通知上层就发,asl对应的method会作处理
7 h7 J( ]2 h& C6 C' i% A4.对EC来说,就是判断按下了什么键,你要EC怎么处理完全随你!, d( t! W& k7 I* x2 Y( I
有EC本身可以实现的,发scancode os处理的,发Q_Event asl实现的,还有driver实现的
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发表于 2010-1-18 09:45:56 | 显示全部楼层
多谢sunnyholiday,
7 h& u8 J9 h5 \+ L4 o, J0 y
0 g9 A9 ~1 ?) U2 P能不能推荐更详细介绍Fn功能键具体实现的资料呢?我找了很多地方都只是很泛泛的说一下。  O' v; z. q( P

1 L3 ]- s5 F8 a! l2 i" D小弟是很新鲜的菜鸟。
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发表于 2010-1-18 14:18:44 | 显示全部楼层
今天看到坛子里一个关于键盘的帖子," `3 Q: `% n( `
http://ufoit.com/bbs/thread-770-1-1.html2 M' a5 g! W/ ~& @. T

+ b2 {- D' w# E. |& o1 N结合Peter和Sunnyholiday两位老师的指导,重新理解一下Fn的工作原理,请各位老师指正。
9 o" P  z" l7 g& g5 M3 K- t8 D+ g+ K  I
假设Fn+F2是某个功能的Hotkey,不管是什么功能,当按下Fn+F2时,EC会下Flag,同时给出F2的keycode,EC or OS接收keycode的同时,检查flag,然后由EC直接实现该功能,或者EC发送keycode给OS,由driver实现对应的功能。) d4 F5 V, A: M4 c: B

6 j- p# E& Y- W+ i8 \8 z不知道我这样理解是否正确?
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发表于 2010-1-20 11:40:19 | 显示全部楼层
Peter是老师,我可不是。。。/ s+ K: Q  M0 ?; U- d, u  ?
我的意思是按Fn,EC会有个flag,os可没有flag!你可以看看CORE_XLT.C,如果你的code有的话。
; q" l2 Q8 G- |# k$ ?只按F2,会发scancode, 但是按Fn+F2,要怎么样就是EC自己搞了。例子,假设我Fn+F2要做LCD/CRT Switch,EC发个query event就可以了,不用发scancode,asl的对应的method会做处理。假设我Fn+F2要做增加减少声音,发scancode就行了。
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