键盘输入系统异常的检错方法 本发明涉及一种键盘输入系统异常的检错方法和系统，特别是用来检验个人电脑系统中，由键盘、键盘控制器以及基本输入输出系统(BIOS)中的键盘中断处理程序所构成的输入系统内的输入处理错误。
图1表示一般个人电脑系统(例如，IBM兼容机)中输入系统的系统结构图。在图1中，标号1表示电脑主机，标号2表示键盘，标号3表示系统核心模块(它包括中央处理器CPU30、BIOS31以及中断控制器32)，标号4表示系统存储器，标号5表示键盘控制器，标号6表示键盘控制器5使用的缓冲器。
键盘2一般用5-pin DIN接头连接电脑主机1。同时，目前大多数的键盘都具有双向通信功能，即键盘2不仅可以发出使用者按键的相关信息，同时也可以接收来自电脑主机1的控制指令。在一般输入情况下，当使用者按下键盘2上的任一按键后，键盘2的内置控制器(未图示)会产生对应于此按键的扫描码，送到电脑主机1的键盘控制器5。键盘控制器5在接收到该扫描码后，将其存储于其所用的缓冲器6中，并且发出一中断信号(一般为IRQ1)，通知CPU30此输入的动作。此时CPU30则是执行BIOS31中用来处理键盘输入的子程序。当CPU30收到中断信号的通知后，便可以通过缓冲器6读回扫描码，同时利用一键盘中断处理程序(一般为INT9)，找出其对应的字符代码。然后，将系统扫描码和字符代码存储在系统存储器4的输入排队中，等待后续的处理。另外，系统通常会提供一键盘服务处理程序(一般为INT16)，用来读出输入排队中地系统扫描码和字符代码。必须说明的是，上述各中断编号实际上与BIOS和键盘控制器的设定有关。在不同电脑上，可能设定不同的中断编号，但其功能是相同的，以下为便于说明，大部分按上述中断编号设定。
由上述说明可知，键盘2传送扫描码来表示实际按下的按键，而BIOS31中的键盘中断处理程序(INT9)则是将此扫描码转换成对应的字符代码。但在实际应用时，上述程序会更复杂一些。在目前的IBM兼容机中，扫描码实际上包括两种，分别为第一模式扫描码组和第二模式扫描码组。第一模式扫描码组通常应用于较旧的个人电脑(如，PCXT)，第二模式扫描码组则应用于较新的个人电脑(如，PCAT以上)。为了使键盘能够兼容，键盘2和键盘控制器5一般会提供转换功能。例如，键盘控制器5通常具有扫描码组转换功能，可以将键盘传来的第二模式扫描码组的扫描码，转换成第一模式扫描码组的对应扫描码。此扫描码组转换功能一般通过键盘控制器5中的指令字节(command byte)来设定(指令字节也可以用来启动键盘接口以及键盘中断)。另外，键盘2还可以根据键盘控制器5下达的指令，设定成第一模式或是第二模式，即当键盘上按键被按下时，送出的扫描码属于第一模式扫描码组，或者第二模式扫描码组。
在常规的键盘输入系统中，存在检错问题。如上所述，当使用者按下键盘上的任一按键后，必须通过键盘服务处理程序(INT16)才可以取回对应的系统扫描码和字符代码。如果发现取回的系统扫描码和字符代码并不正确，由于错误的信息过少，实际上没有办法判断真正的错误部分。举例来说，可能发生错误的地方相当多，例如键盘电路不正常、键盘和键盘控制器之间的时序错误、不同模式下扫描码组间的转换错误、或者在BIOS中执行字符代码时的转换错误等等。因此，常规的键盘输入系统中无法辨别出真正发生错误的部分，增加了检错及修护上的困扰。
为此，本发明的主要目的在于，提供一种键盘输入系统异常的检错方法，能够在检查出键盘扫描码发生异常情况时，检查出实际发生错误的位置，从而有助于输入系统的检错以及修护工作。
根据上述目的，本发明提出一种键盘输人系统异常的检错方法，用以检查键盘和电脑主机间的输入操作错误。电脑主机包括一键盘控制器和一系统核心模块。键盘控制器接收键盘输入所对应的键盘扫描码，该键盘扫描码属于第一模式扫描码组和第二模式扫描码组中的一个。系统核心模块则通过一键盘中断处理程序，将键盘控制器接收到的键盘扫描码转换为相应的系统扫描码和字符代码。此检错方法主要利用多次按键测试，每次按键测试包含一按键步骤。根据在按键步骤中按下的按键所对应的字符代码、系统扫描码和键盘扫描码，并且在每次按键测试中，将电脑主机设定为不同的设定模式，确定输入操作错误的产生位置。
在第一种方式中，检错方法包括三次按键测试。在第一次按键测试中，首先按下键盘上的第一按键，并且从电脑主机中读取对应第一按键的系统扫描码和字符代码。接着，检查所得的系统扫描码和字符代码是否正确。当系统扫描码和字符代码正确时，判定没有输入操作上的错误；当系统扫描码正确，但字符代码错误时，判定错误发生于电脑主机中的键盘中断处理程序或是用于转换字符代码的对照表。当系统扫描码错误时，则进行第二次的按键测试。在第二次按键测试中，首先利用一检错用键盘中断处理程序，代替执行原来的键盘中断处理程序的动作，藉此可以截取键盘扫描码。接着，将键盘输出的键盘扫描码设定为第二模式扫描码组，并且启动键盘控制器的转换功能。在按下键盘上的第二按键后，便可以通过检错用键盘中断处理程序，从电脑主机中读取对应于第二按键的第一键盘扫描码，此第一键盘扫描码属于第一模式扫描码组。最后，检查所得的第一键盘扫描码是否正确。当第一键盘扫描码正确时，判定错误发生于原来的键盘中断处理程序；当第一键盘扫描码错误时，则进行第三次的按键测试。在第三次按键测试中，首先关闭先前启动的键盘控制器转换功能，再按下键盘上的第三按键，通过检错用键盘中断处理程序，从电脑主机中读取对应于第三按键的第二键盘扫描码，其中第二键盘扫描码属于第二模式扫描码组。最后，检查所得的第二键盘扫描码是否正确。当第二键盘扫描码错误时，判定错误可能发生于键盘；当第二键盘扫描码正确时，判定错误可能发生于键盘控制器。第一次按键测试、第二次按键测试和第三次按键测试依序进行，直至出现判断结果为止。
另外，第二种方式则不考虑不同模式扫描码转换的问题，它包括两次按键测试。在第一次按键测试中，首先按下键盘上的第一按键，并且从电脑主机中读取对应于第一按键的系统扫描码和字符代码。接着，检查所得的系统扫描码和字符代码是否正确。当系统扫描码和字符代码都正确时，判定没有输入操作上的错误；当系统扫描码正确但字符代码错误时，判定错误发生于电脑主机中的键盘中断处理程序或是用于转换字符代码的对照表。当系统扫描码错误时，则进行第二次按键测试。在第二次按键测试中，首先利用一检错用键盘中断处理程序，代替执行原来的键盘中断处理程序的动作，用来截取键盘扫描码。接着，按下键盘上的第二按键，通过检错用键盘中断处理程序，从电脑主机中读取对应于第二按键的键盘扫描码。最后，检查所得的键盘扫描码是否正确。当键盘扫描码正确时，判定错误发生于原来的键盘中断处理程序；当键盘扫描码错误时，判定错误可能发生于键盘。第一次按键测试和第二次按键测试依序进行，直至出现判断结果为止。
在检查系统扫描码、字符代码和各键盘扫描码时，可以利用预设的系统扫描码表、字符代码表、第一模式扫描码组表和第二模式扫描码组表，进行检查。而在结束后，则需要恢复原来的键盘中断处理程序功能。
为使本发明的上述目的、特征和优点更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明。
图1表示一般个人电脑系统(例如，IBM兼容机)中输入系统的系统结构图。
图2表示本发明实施例中异常键盘扫描码检错系统的系统结构图。
图3表示本发明实施例中异常键盘扫描码检错方法的主要流程图。
图4表示图3中的系统扫描码及字符代码检错子程序的流程图。
图5表示图3中的第一扫描码组检错子程序的流程图。
图6表示图3中的第二扫描码组检错子程序的流程图。
图7表示本发明实施例中的检错用INT9子程序的流程图。
在本发明的键盘输入系统异常检错方法中，主要利用截取方式，来取得键盘控制器的输入信息，配合利用键盘服务处理程序(INT16)所取得的系统扫描码和字符代码，以及在各种不同测试情况下的测试结果，可以在出现异常键盘扫描码的情况下，决定出最可能发生错误的部分。以下结合附图，用一实施例来说明本发明。在以下实施例中，将键盘中断设为IRQ1，键盘中断处理程序设为INT9，键盘服务处理程序设为INT16。但是必须说明的是，上述中断以及中断处理程序的编号会因不同的BIOS和键盘控制器而有所不同。
图2表示本发明实施例中异常键盘扫描码检错系统的系统结构图，其中与图1相同的部分，以相同的符号表示。图中，标号1表示电脑主机部分，其包括系统核心模块3、系统存储器4以及键盘控制器5。系统核心模块3包括CPU30、BIOS31和中断控制器32。键盘控制器5内具有缓冲器6、指令／状态端口7和指令字节8。在系统存储器4中，则包括中断向量表40、检错用INT9子程序41、系统扫描码和字符代码检错子程序42、第一扫描码组检错子程序43、第二扫描码组检错子程序44、输入排队45、字符代码表46、系统扫描码表47、第一扫描码组表48以及第二扫描码组表49。
系统核心模块3中的CPU30，用于执行BIOS31中的键盘控制子程序以及系统存储器4中的各子程序，并且控制中断控制器32进行中断处理。键盘控制器5的缓冲器6用于暂存准备被读取的扫描码数据，指令／状态端口7是对其他元件进行控制的通信端口，指令字节8则用于设定键盘控制器5的操作状态，例如是否进行不同扫描码组间的转换等等。
系统存储器4所存储的数据部分，是本实施例中用来执行异常键盘扫描码的软件部分。中断向量表40用于存储某一中断和其对应的中断处理向量(地址)。检错用INT9子程序41用于在进行检错时，暂时取代原来的INT9子程序(键盘中断处理程序)，藉此截取键盘扫描码，其详细内容后述。系统扫描码及字符代码检错子程序42、第一扫描码组检错子程序43以及第二扫描码组检错子程序44是本实施例中的主要部分，其详细内容后述。输入排队45用于存储利用检错用INT9子程序41所截取到的键盘扫描码，在本实施例中，其为64字节的循环排队(circular queue)。字符代码表46和系统扫描码表47是用于判断INT9所取得的字符代码和系统扫描码是否正确的预设数据。第一扫描码组表48和第二扫描码组表49分别存储对应于第一模式扫描码组和第二模式扫描码组的所有扫描码，藉此来判断某一键盘扫描码是否正确。
图3表示本发明实施例中异常键盘扫描码检错方法的主要流程图。如图所示，首先进行初始化处理(步骤S1)，即建立字符代码表46、系统扫描码表47、第一扫描码组表48、第二扫描码组表49以及输入排队45。在完成初始化动作后，依次执行存储在系统存储器4中的系统扫描码及字符代码检错子程序42(步骤S2)、第一扫描码组检错子程序43(步骤S3)以及第二扫描码组检错子程序44(步骤S4)。以下详细描述各子程序的执行过程。
图4表示图3中的系统扫描码及字符代码检错子程序42的流程图。在系统扫描码及字符代码检错子程序42中，进行第一次按键测试。首先，当使用者在键盘2上按下按键后，键盘控制器5可以将其对应的键盘扫描码置于缓冲器6中，而CPU30可以通过正常的INT9子程序，取得其对应的系统扫描码和字符代码(步骤S20)。接着，利用系统扫描码表47，检查所取得的系统扫描码，藉此来判断系统扫描码是否正确(步骤S21和S22)。如果检查的结果显示系统扫描码不正确，则返回图3，执行后续的第一扫描码组检错子程序43。如果此时系统扫描码正确，则继续用字符代码表46，检查取得的字符代码，藉此来判断字符代码是否正确(步骤S23和S24)。此时，如果字符代码也正确，也就是系统扫描码和字符代码都正确时，表示目前没有输入错误(J1)，并结束检错处理。另一方法，如果字符代码是错误的，也就是系统扫描码正确但字符代码错误时，表示错误可能存在于INT9子程序中的编码错误，或者BIOS中的转换字符对照表中(J2)，并结束检错处理。在判断结果J2中，因为系统扫描码本身并没有错误，这表示在键盘2和键盘控制器5中的处理是正确的，所以字符代码的错误应该是由键盘扫描码(系统扫描码)转换成字符代码的过程造成的。因此，判断错误发生在INT9子程序的编码转换错误或是转换的对照表。
在系统扫描码及字符代码检错子程序42中，当判断出系统扫描码出错时，才执行第一扫描码组检错子程序43。图5表示图3中的第一扫描码组检错子程序43的流程图。在第一扫描码组检错子程序43中，进行第二次按键测试。首先进行是截取设定的处理。先屏蔽键盘中断(IRQ1)，以防止截取设定过程中出现来自键盘2的中断请求(步骤S30)。接着，从中断向量表40中复制原始的INT9向量并且加以保存，并将INT9向量改指向检错用INT9子程序41(步骤S31)。该设定动作可以让CPU30在接收到一个来自键盘控制器5的输入中断请求时，用自行设定的检错用INT9子程序41执行，而非原始的INT9子程序。接着，将键盘控制器5中的指令字节8加以保存，并且清除缓冲器6的内容(步骤S32)。再对键盘控制器5中的指令字节8编程，使其启动键盘扫描码的转换功能、以及键盘接口和键盘中断等功能(步骤S33)。当转换功能启动后，会将来自键盘2的属于第二模式的键盘扫描码，转换成对应的属于第一模式的键盘扫描码。接着，利用键盘指令，设定键盘2为第二模式，亦即其输出的是属于第二模式的键盘扫描码(步骤S34)。再次清除缓冲器6(步骤S35)之后，去屏蔽或恢复键盘中断(步骤S36)。在上述的设定过程中，原始INT9子程序的向量以及键盘控制器5的指令字节都被预先存储起来，以便在检错处理结束后，能够恢复原来的状态。另外，目前的键盘2被设定在第二模式下，同时键盘控制器5的转换功能也被启动，可以将第二模式的扫描码转换成第一模式的扫描码。
接着进行第二次按键测试。当使用者再次按下键盘2上的按键时，由于原来的INT9子程序已经被检错用INT9子程序41替代，因此此时产生的效果与原来INT9执行时的结果不同。图7表示本发明实施例中检错用INT9子程序41的流程图。此检错用INT9子程序41并不进行字符代码转换，而只是单纯地将键盘控制器5提供的键盘扫描码取回到输入排队45中。首先，从键盘控制器5的输出缓冲器6取回其中的键盘扫描码(步骤S50)。接着将此键盘扫描码存储到输入排队45中(步骤S51)，最后再对中断控制器32下达″中断结束″的指令(步骤S52)，中断返回。
因此，当使用者按下键盘2上的按键后，可以在输入排队45中取回其对应的键盘扫描码(步骤S37)。必须注意的是，此时的键盘扫描码是第一模式扫描码组中的扫描码。于是，利用第一扫描码组表48，检查所取得的键盘扫描码，藉以判断此键盘扫描码是否正确(步骤S38和S39)。如果此时的键盘扫描码正确，则可以判定错误可能存在于原来INT9子程序中的编码转换错误(J3)，从而结束此检错处理。但在结束之前，必须先恢复INT9向量以及键盘控制器的指令字节。另一方面，如果此时的键盘扫描码是错误的，则可以回到图3的主程序中，继续进行第二扫描码组检错子程序44。
图6表示图3中的第二扫描码组检错子程序44的流程图。在第二扫描码组检错子程序44中，进行第三次按键测试。在第一扫描码组检错子程序43中，键盘2被设成第二模式，并且键盘控制器5的转换功能也被启动。然而，在第二扫描码组检错子程序44中，键盘2仍然维持第二模式，但键盘控制器5的转换功能被关闭。首先，屏蔽键盘中断(IRQ1)(步骤S40)，然后，清除缓冲器6，并对键盘控制器5中的指令字节8编程，以便关闭转换功能(步骤S41)。再去屏蔽或恢复键盘中断(步骤S42)。当按下键盘上的按键进行第三次测试时，可以从输入排队45中取回对应的键盘扫描码(S43)。此时的键盘扫描码是第二模式扫描码组中的扫描码。因此，利用第二扫描码组表49，检查取得的扫描码，并判断扫描码是否正确(步骤S44和S45)。如果键盘扫描码是正确的，表示错误可能存在于键盘控制器固件的编码错误，也就是转换扫描码模式的部分(J4)；另一方面，如果键盘扫描码是错误的，这表示错误可能存在于键盘本身(J5)。在完成上述判断后，同样地，必须恢复INT9向量以及键盘控制器的指令字节。
在上述检错过程中，共有五种判断结果(J1、J2、J3、J4、J5)，可以在发生异常的键盘输入系统中找出最可能发生错误的部分。另外，本发明还同样适用于不考虑不同模式扫描码间的转换问题的情况。在此情况下，仅需两次按键测试即可，其第一次按键测试与上述说明的第一次按键测试相同。而在其第二次按键测试中，可以先利用检错用INT9子程序，来截取键盘扫描码；并在按下键盘上的按键后，通过检错用INT9子程序，从电脑主机中读取对应于此次按键的键盘扫描码，再检查所得的键盘扫描码是否正确。当键盘扫描码正确时，判定错误发生在原来的INT9子程序中；当键盘扫描码错误时，判定错误可能发生在键盘。藉此，也可以达到检错的目的。
虽然本发明只描述了上述一个较佳实施例，但它并非用来限定本发明的。本领域的熟练技术人员不脱离本发明的精神和范围可做些许更动和润饰。本发明的保护范围由所附的权利要求书限定。