9.3.3. Ввод символов с клавиатуры

9.3.3. Ввод символов с клавиатуры

В процессе ввода символов с клавиатуры можно выделить четыре соответствия или отображения (в математическом смысле этого слова).

1. На клавиатуру нанесены (или наклеены) символы. Это первое соответствие: символ -› клавиша.

2. Микропроцессор клавиатуры реализует второе соответствие: комбинация клавиш -› скан-код.

3. Далее скан-код клавиатуры преобразуется в код символа, понятный приложению, например, ASCII-код или UNICODE; это третье соответствие: скан-код -› код символа, используемый приложением.

4. И, наконец, для изображения символа на экране или принтере используется четвертое соответствие: ASCII-код -› изображение символа.

О наличии этих соответствий полезно помнить при рассмотрении вопросов взаимодействия пользователя с приложениями. А теперь вернемся к вопросу о том, как работает клавиатура.

Управление работой клавиатуры в текстовом режиме осуществляется драйвером терминала, который входит в состав ядра Linux. Драйвер терминала состоит как бы из двух отдельных драйверов: драйвера клавиатуры и драйвера экрана. Драйвер клавиатуры обрабатывает нажатия клавиш пользователем и передает результат прикладной программе, которая, в свою очередь, посылает экранному драйверу символы, которые должны быть отображены на экране.

При каждом нажатии на клавишу микропроцессор клавиатуры генерирует последовательность так называемых скан-кодов, которая представляет собой последовательность из двух или большего числа байтов. Эта последовательность передается драйверу клавиатуры, который может работать в одном из 4 режимов:

• K_RAW, когда прикладной программе передается последовательность скан-кодов, сгенерированных клавиатурой. Этот режим используется при работе с приложениями, которые имеют собственный драйвер клавиатуры. Примером такого приложения является система X Window.

• K_MEDIUMRAW, когда скан-код клавиши преобразуется в один из 127 возможных кодов, называемых кодами клавиш (keycodes). Каждый код клавиши состоит из кода нажатия клавиши и кода отпускания клавиши. Преобразование скан-кодов в коды клавиш осуществляется в соответствии с внутренней таблицей драйвера клавиатуры. Обычно эта таблица фиксирована, и изменять ее не требуется, хотя в системе существуют команды getkeycodes и setkeycodes, с помощью которых можно просмотреть или изменить некоторые соответствия в этой таблице. Эти команды используются только в том случае, если у вас программируемая клавиатура.

• K_XLATE (или режим ASCII), когда код клавиши преобразуется в ASCII-код символа или некоторую последовательность ASCII-кодов символов в соответствии с таблицей раскладки клавиатуры, которая хранится в виде отдельного файла. Например, для Red Hat Linux 5.2 по умолчанию используется файл defkeymap.map в каталоге /usr/lib/kbd/keymaps/i386/qwerty. Команда dumpkeys выводит на экран содержание действующей в данный момент таблицы раскладки клавиатуры, а команда loadkeys загружает в драйвер таблицу раскладки клавиатуры из указанного файла.

• K_UNICODE, когда скан-коды преобразуются в двухбайтовые коды таблицы UNICODE (этот режим пока используется очень редко).

Выбор режима работы драйвера терминала определяется прикладной программой, которая в данный момент времени выполняется компьютером. Чаще всего используется третий режим, когда код клавиши либо преобразуется в ASCII-код символа или строку таких кодов в соответствии с таблицей раскладки клавиатуры, либо выполняется действие, определенное для конкретной комбинации клавиш в таблице раскладки клавиатуры. Например, нажатие ‹Ctrl›+‹Alt›+‹Del› эквивалентно вызову команды shutdown -r 0, т. е. приводит к останову системы и перезагрузке компьютера.

Режим работы драйвера клавиатуры можно узнать или изменить с помощью команды kbd_mode. Однако не торопитесь менять режим, так как перевод драйвера клавиатуры в режим RAW или MEDIUMRAW может сделать его недоступным для большинства приложений, т. е. легко можно вообще потерять возможность ввода команд.

Не для всех клавиш и комбинаций клавиш процесс обработки проходит так прямолинейно, как это описано выше. Во-первых, имеется несколько особых клавиш, так называемых клавиш-переключателей. Это клавиши ‹Shift› (левая и правая), ‹Alt› (левая и правая), ‹Ctrl› (левая и правая), ‹Caps Lock›, ‹Num Lock›, ‹Ins›. Нажатие на клавишу-переключатель изменяет значение одного из разрядов (битов) в двухбайтовом слове, которое хранит состояние клавиш-переключателей. Поэтому драйвер клавиатуры вначале должен проанализировать состояние этого слова, а затем соответственно преобразовать коды.

Клавиша ‹Ins› является единственной из клавиш переключателей, нажатие которой не только заносит признак в слово состояния переключателей, но и порождает передачу соответствующего кода драйверу терминала.

С помощью ASCII-кодов можно представить 256 различных символов, а, значит, ASCII-коды можно сопоставить 256-ти кодам клавиш. Учитывая наличие клавиш переключателей, комбинаций клавиш существует гораздо больше. Поэтому некоторые комбинации клавиш драйвер клавиатуры преобразует в цепочки из нескольких байтов, так называемые Escape-последовательности, в которых два первых байта служат признаком Escape-последовательности, а последующие представляют собой собственно значащие байты. Escape-последовательности обычно представляют те комбинации клавиш, которые используются для управления работой программ, таких как стрелки, клавиши ‹Page Down›, ‹Page Up›, ‹Home›, ‹End›, ‹F1› - ‹F12›, ‹Ins›, ‹Del› и т. д.

В комплект Red Hat Linux входит программа showkey, которая показывает все три вида кодов, связанных с нажатиями клавиш. Если запустить эту программу с параметром -s, она будет показывать скан-коды нажатий клавиш (чтобы выйти из программы, надо просто выждать 10 секунд, не нажимая в это время ни одной клавиши). Ввод команды showkey -k приводит к выводу на экран кодов клавиш (выходим так же). Ввод команды showkey -m позволяет просмотреть ASCII-коды, которые выдаются драйвером клавиатуры после того, как скан-код клавиши будет оттранслирован с помощью таблицы раскладки клавиатуры. Попробуйте в этом режиме нажать ‹Ctrl›+‹=› или ‹Ctrl›+‹Esc›, и вы увидите, что не каждая комбинация клавиш порождает ASCII-код (попробуйте также клавиши-переключатели). В новых версиях программы showkey появилась опция -u, при которой отображаются коды UNICODE.

Примечания:

Если вы уже перешли в графический режим, то программа showkey может работать некорректно, о чем она вежливо сообщает при запуске. Обратите внимание на эти сообщения! Кстати, showkey неправильно работает не только в графическом режиме, но и при подключении через telnet и т.п.

Поскольку чаще всего используется режим преобразования в ASCII-коды, например, при работе в текстовом режиме и в эмуляторе терминала, таблица раскладки клавиатуры имеет такое большое значение. Возможно, вас не устраивает та раскладка, которая используется по умолчанию. Давайте рассмотрим, как ее поменять.