※ [本文轉錄自 ric 信箱]
發信人: dv.bbs@csie.nctu (皮皮), 信區: programming
標 題: 優良信件轉載
發信站: 交大資工鳳凰城資訊站 (Sat Mar 18 16:18:40 1995)
轉信站: bridge!bbsroute!phoenix
以下信件, 原載於 90-assembly, 是關於 PC 鍵盤,
並非我寫的, 我作的只有轉載的工作. 希望對您有幫助.
--------------------------------------------------------------- 90-ASSEMBLY -
Msg : 63 of 72
From : Chi'u I-Nan 90:1013/622 16 Mar 95 19:56:00
To : All
Subj : 關於鍵盤
-----------------------------------------------------------------------------
近來看了看許多網友討論鍵盤的控制,並不是非常熟悉,
故將我寫好關於鍵盤方面的資料上傳給諸位參考,
希望對各位有所助益. 這些資料原是我準備寫"軟體保護技術研究"
一書中的文章,但因工作忙碌,一直無法順利寫完 (寫了半年多才寫
這麼一點...). 除了鍵盤資料外,我也將一些硬體控制方面的資料
一併上傳,其中關於146818 (CMOS控制)以前已上傳過,因此不再重
複上傳. 8237 (DMA控制) 尚未完全寫完,以後再說.
所有上傳的資料都是我參考多本書籍,並親自寫程式測試過的,
正確性應極高. 當然,若文中有錯誤的地方,也請指正一下,免得
我繼續"誤"人. 如果有進一步興趣的話,以下是一些參考書籍,
可供進一步研究.
7.PC系統程式設計, 吳宗穎&賴明宏譯, 格致, 1990.
8.DOS技術手冊(二)徹底研究篇, 施威銘著, 旗標, 1987.
9.BIOS系統呼叫, 林鴻明編譯, 格致, 1989.
10.IBM PC介面技術與週邊設備實習, 謝聿婷編著, 全欣, 1989.
11.IBM PC BIOS程式剖析, 林書華著, 儒林, 1985.
12.IBM PC/XT硬體線路精解, 劉紹漢編著, 全華, 1991.
13.IBM PC/AT硬體技術手冊, 趙健雄譯, 儒林, 1986.
14.386/AT硬體徹底剖析, 陳柏村編著, 全華, 1991.
15.Intel Total Solution Component & Development Tool Handbook,
Intel, 1987.
16.Microsystem Components Handbook, Microprocessors and Peripherals,
Volume I, II, Intel, 1985.
17.The TTL Data Book, Volume I,II,III, TEXAS Instruments, 1984.
[7,8,9]為介紹PC系統的相關書籍，[7]的內容幾乎涵蓋了所有的PC系統相
關知識，但介紹並不是很深入，頗適合技術參考使用。[8]及[9]則分別對
於DOS及BIOS有更詳細的介紹，較適合初學者閱讀。[10,11,12,13,14,15,
16,17]則是介紹PC硬體控制的書籍，[10]的介紹頗詳細，但硬體的種類也
較少，頗適合初學者閱讀；[11]為解析BIOS的書籍，所涵蓋的硬體較多，
但介紹也較不深入；[12]則對PC的線路設計加以說明，以上三本都是針對
PC/XT的架構做說明的。[13,14]則以PC/AT為主做說明，[13]主要是針對
286/AT的硬體線路及控制部份加以說明，其中還附有完整的AT BIOS程式，
頗適合程式設計師閱讀。[14]則是針對386/AT的元件加以詳細說明，主要
的內容為電路的設計，對純學軟體的人來說，看來會比較吃力些，但是其
中一些關於軟體控制方式仍頗具參考價值。至於[15,16,17]則是以零件的
觀點說明該零件的控制方式，頗適合搭配上述的書籍參考使用。[15,16]
均為INTEL的80系列零件，其中[16]較偏重於AT的機器，[17]則為TTL零件
的參考手冊。
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Msg : 64 of 72
From : Chi'u I-Nan 90:1013/622 16 Mar 95 19:46:00
To : All
Subj : 鍵盤1
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一．鍵盤
想要中斷鍵盤與追蹤者的連繫，首先我們必須完全了解鍵盤的輸入到
追蹤者取得的整個過程，如此我們才能從這個過程中找到中斷的地方。在
早期的XT上，鍵盤控制器是使用8048，當鍵盤有任何按鍵按下時，首先由
8048取得該按鍵的掃描碼（Scan Code）後，將掃描碼傳給8255（8255同
時也控制著是否允許鍵盤工作），然後送出岔斷訊號給8259，由8259發出
IRQ1岔斷訊號給CPU，然後跳入INT 9h的岔斷處理程式執行。而在AT上，
鍵盤控制器改用了功能較強的8042，同時也取消了8255這個週邊界面元件，
因此掃描碼便不經由8255傳送，而直接由8042傳送。雖然XT和AT有這些差
異，但事實上各I/O Port的功能大致上仍頗相容，因此大部份的XT程式還
是可以在AT上正確的執行。
INT 9h的岔斷處理程式主要是從8255取得Scan Code，然後將之換算
成ASCII碼，最後再將兩者放到鍵盤緩衝區內（鍵盤緩衝區的位址由BIOS
的一些參數決定）。這之中當然還處理了一些特殊的按鍵，如Ctrl-Alt-Del、
Caps Lock等等。而電腦的執行程式便經由岔斷INT 16h來偵測及取得在鍵
盤緩衝區內的按鍵資料，最後依照所得到的按鍵資料進行指定的工作。整
個連繫的過程大致是這樣子。如果你對於前面所說的過程中，關於硬體部
份如8255、8042、8259等不是很了解的話，請你隨時參閱附錄一中的說明
後再繼續往下閱讀。
由這個連繫的過程，我們大概可推出下類幾種截斷鍵盤輸入的方式：
1.控制8042，使得鍵盤無法輸入或不可輸入。
2.控制8255，阻止鍵盤的輸入。
3.控制8259，阻止鍵盤岔斷的產生或進入鍵盤岔斷處理程式。
4.破壞或截斷鍵盤岔斷處理程式。
5.破壞、改變或檢查鍵盤緩衝區內的資料及其輸入指標值。
6.破壞或截斷鍵盤資料輸入岔斷處理程式。
以下我們便仔細說明這些截斷鍵盤輸入的方法。
技術一 利用8042控制命令將鍵盤禁能
在說明如何利用8042控制命令將鍵盤禁能之前，我們先說明8042控制
命令的下達方式：
;
; ========================================================
; 以下為8042界面函數之內部呼叫函數
; ========================================================
;
Flush8042 PROC
; 清除所有的輸出緩衝器資料
push ax
FlushOBF: in al,64h
test al,1
jz NotOBF
in al,60h
jmp short FlushOBF
NotOBF: pop ax
retn
Flush8042 ENDP
;
WaitIBF PROC
; 等待8042輸入緩衝器有空
WaitIBFLoop: push ax
in al,64h
test al,2
pop ax
jnz WaitIBFLoop
retn
WaitIBF ENDP
;
WaitOBF PROC
; 等待8042輸出緩衝器有資料送來
WaitOBFLoop: push ax
in al,64h
test al,1
pop ax
jz WaitOBFLoop
retn
WaitOBF ENDP
;
Read8042Data PROC
; 讀取8042回應資料
; 傳回: AL = 回應資料
call WaitOBF ; 等待資料回庄
in al,60h
retn
Read8042Data ENDP
;
Write8042Data PROC
; 送出資料給8042
; 參數: AL = 8042系統命令或資料
; 備註: 本函數亦為送出系統命令或資料的函數
call WaitIBF ; 等待輸入緩衝區有空
out 60h,al ; 送出資料
call WaitIBF ; 確認8042收到
retn
Write8042Data ENDP
;
RealSend8042Cmd PROC
; 送出一般命令碼給8042
; 參數: AL = 8042一般控制命令
; 備註: 8042命令之參數或傳回值由外界處理
call WaitIBF ; 等待輸入緩衝區有空
out 64h,al ; 送出命令
call WaitIBF ; 確認8042收到
retn
RealSend8042Cmd ENDP
;
RealSend8042Sys PROC
; 送出系統命令碼或參數給8042
; 參數: AL = 8042系統控制命令或參數
; 傳回: AL = 8042回應值
; 備註: 除回音外,其餘命令或參數應檢查是否傳回ACK
call Flush8042
call Write8042Data
call Read8042Data
retn
RealSend8042Sys ENDP
;
; ========================================================
; 以下為8042界面函數,使用前必須使用CLI將岔斷禁能
; ========================================================
;
Send8042Cmd PROC
; 送出一般命令碼給8042
; 參數: AL = 8042一般控制命令
call RealSend8042Cmd
retn
Send8042Cmd ENDP
;
Read8042Cmd PROC
; 送出讀取命令給8042
; 參數: AL = 8042讀取命令
; 傳回: AL = 讀取值
call Flush8042
call RealSend8042Cmd
call Read8042Data
retn
Read8042Cmd ENDP
;
Write8042Cmd PROC
; 送出寫入命令給8042
; 參數: AL = 8042寫入命令
; AH = 寫入資料
; 備註: AX值會被破壞
call RealSend8042Cmd
xchg al,ah
call Write8042Data
retn
Write8042Cmd ENDP
;
Echo8042 PROC
; 送出8042回音命令
; 傳回: AL = EEh
mov al,0EEh ; 回音命令
call RealSend8042Sys
retn
Echo8042 ENDP
;
Send8042Sys PROC
; 送出系統命令碼或參數給8042
; 參數: AL = 8042系統控制命令或參數
; 備註: 本函數會自動一直傳送,直到8042回應ACK
RetrySysCmd: push ax
call RealSend8042Sys
cmp al,0FAh ; ACK訊號?
pop ax
jne RetrySysCmd
retn
Send8042Sys ENDP
;
Write8042Sys PROC
; 送出系統寫入命令給8042
; 參數: AL = 8042系統寫入命令
; AH = 寫入資料
; 備註: AX值會被破壞
call Send8042Sys
xchg al,ah
call Send8042Sys
retn
Write8042Sys ENDP
;
Read8042Sys PROC
; 送出系統讀取命令給8042
; 參數: AL = 8042系統讀取命令
; AH = 寫入資料
; 備註: AX值會被破壞
call Send8042Sys
call Read8042Data
retn
Read8042Sys ENDP
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Msg : 65 of 72
From : Chi'u I-Nan 90:1013/622 16 Mar 95 19:47:00
To : All
Subj : 鍵盤2
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以上8042界面函數的使用方式可區分如下：
1.一般控制命令
Read8042Cmd = 8042讀取命令（有回送值者）使用。
Write8042Cmd = 8042寫入命令（有參數者）使用。
Send8042Cmd = 其他無回送值或參數者使用。
2.系統命令
Echo8042 = 回音命令專用。
Read8042Sys = 8042讀取命令（有回送值者）使用。
Write8042Sys = 8042寫入命令（有參數者）使用。
Send8042Sys = 其他無參數者使用。
記得這些函數在使用前一定要使用CLI指令將岔斷禁能，否則會無法
正常執行。現在我們正式開始探討利用8042控制命令將鍵盤禁能的技術：
1.改變8042命令位元組位元4的值以抑制鍵盤。一般的寫法如下：
mov al,20h ; 讀取8042命令位元組
call Read8042Cmd
or al,10h ; 將位元4設成1以抑制鍵盤
mov ah,al
mov al,60h ; 將8042命令位元組寫回
call Write8042Cmd
還原的方式便是：
mov al,20h ; 讀取8042命令位元組
call Read8042Cmd
and al,0EFh ; 將位元4設成0以啟動鍵盤
mov ah,al
mov al,60h ; 將8042命令位元組寫回
call Write8042Cmd
由於我們已知8042命令位元組之初值大都使用45h，因此上面的抑制的
程式也可以直接寫成：
mov ax,5560h
call Write8042Cmd
還原的方式為：
mov ax,4560h
call Write8042Cmd
另外亦可直接使用控制命令還原命令位元組位元4的值，請參見第三點
的說明。
2.改變8042命令位元組位元0的值以抑制岔斷訊號的產生。寫法和第一點
類似，因此不再多做說明：
mov al,20h ; 讀取8042命令位元組
call Read8042Cmd
and al,0FEh ; 將位元0設成0以抑制岔斷
mov ah,al
mov al,60h ; 將8042命令位元組寫回
call Write8042Cmd
還原的方式為：
mov al,20h ; 讀取8042命令位元組
call Read8042Cmd
or al,01h ; 將位元0設成1以啟動岔斷
mov ah,al
mov al,60h ; 將8042命令位元組寫回
call Write8042Cmd
另一種寫法：
mov ax,4460h
call Write8042Cmd
還原方式：
mov ax,4560h
call Write8042Cmd
3.使用鍵盤失效命令抑制鍵盤，該命令會自動將8042位元組之位元4設成0。
寫法如下：
mov al,0ADh
call Send8042Cmd
還原方式為：
mov al,0AEh
call Send8042Cmd
亦可直接更動8042命令位元組的值，請參見第一點的說明。
4.使用系統預設失效命令，暫停鍵盤功能。寫法如下：
mov al,0F5h
call Send8042Sys
還原方式為：
mov al,0F4h
call Send8042Sys
但是這個命令會影響到鍵盤的延遲與重複率（回復到預設值），對於已
將鍵盤的延遲與重複率設成最快的使用者會覺得很不方便，可以下列方
式重新設回：
mov ax,00F3h
call Write8042Sys
技術二 改變8042之模式狀態
將可程式化硬體的執行模式改變，使之無法與外部線路或處理程式相
配合，如此也可以達到保護的效果。當然這項改變必須是可以回復，而且
不損及原系統之正常運作為前提才行的。以下為8042可改變的模式：
1.改變命令位元組位元6的斷開碼格式。藉由將這個位元設定成0使之成為
雙斷開碼格式（PC上為使用單斷開碼），原PC之鍵盤岔斷INT 9h將無法
再正常地處理8042所送入之鍵盤資料，但是在還原之前必須將岔斷禁能，
以避免出現一大堆原INT 9h解出的錯誤鍵盤資料。改變斷開碼的寫法如
下：
mov al,20h ; 讀取8042命令位元組
call Read8042Cmd
and al,0BEh ; 將位元6設成0以使用雙斷開碼
mov ah,al
mov al,60h ; 將8042命令位元組寫回
call Write8042Cmd
還原的方式為：
mov al,20h ; 讀取8042命令位元組
call Read8042Cmd
or al,40h ; 將位元6設成1以使用單斷開碼
mov ah,al
mov al,60h ; 將8042命令位元組寫回
call Write8042Cmd
另一種寫法：
mov ax,0460h
call Write8042Cmd
還原方式：
mov ax,4560h
call Write8042Cmd
這個技術特別適合自行撰寫的鍵盤岔斷處理程式，以做為密碼等資料輸
入使用。即使在密碼輸入中途被岔斷欲破解，只要自行撰寫的鍵盤岔斷
處理程式不和原INT 9h的鍵盤岔斷處理程式相容的話，追蹤者將再也無
法藉由鍵盤對電腦下命令，從而達到保護的效果。當然使用這種方式還
要考慮到其他的輸入裝置，如滑鼠的INT 33h等，這方面不在本書的討
論範圍內。以下為一個雙斷開碼轉單斷開碼之鍵盤岔斷處理程式：
NewInt9h PROC
; 處理雙斷開碼轉單斷開碼的鍵盤岔斷處理程式
push ax
in al,60h ; 讀取鍵盤送來資料
cmp al,0F0h ; 雙斷開碼第一位元組?
jne NormalInt9h
WaitSecond: in al,64h ; 等待第二個斷開碼過來
test al,1
jz WaitSecond
in al,60h
or al,80h
NormalInt9h: ; 自己寫的單斷開碼處理程式放在此處
; 該程式可參考AT BIOS的書籍
; 但要注意暫存器值的保存
; AL = 鍵盤讀出的資料 (單斷開碼格式)
mov al,20h ; 送出EOI給第一個8259
out 20h,al
pop ax
iret
NewInt9h ENDP
2.將命令位元組位元0改成值1，使用Polling處理方式。這個位元的設定
與還原方式，請參見技術一的第二點。不使用岔斷而使用Polling的處
理方式，也適合用在輸入密碼上，以下為鍵盤資料輸入的Polling處理
方式：
Poll8042 PROC
; 使用Polling方式取得鍵盤資料
; 傳回: Carry On = 鍵盤沒有資料輸入
; Carry Off時, AL = 鍵盤資料
in al,64h
test al,1
jz NoKBData
in al,60h
clc
retn
NoKBData: stc
retn
Poll8042 ENDP
上面這個函數所讀取到的資料仍會受斷開碼格式的影響。使用Polling
處理方式時，要特別注意因處理不及導致的資料覆蓋問題，因此這種處
理方式通常不適於組合鍵的處理（如Ctrl-A）。如果沒有組合鍵，一般
都可以不管資料覆蓋的問題。
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Msg : 66 of 72
From : Chi'u I-Nan 90:1013/622 16 Mar 95 19:48:00
To : All
Subj : 鍵盤3
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技術三 利用8042存取重要指令或資料
8042的命令位元組是一個可以完全讀寫的暫存器，而這個位元組的值
與鍵盤的作用是息息相關的，因此若要完全隔絕使用者對鍵盤的控制，又
要避免使用者跳過對此位元組的讀寫，最有效的方法便是將一些重要資料
或指令暫存在這個暫存器內，而在稍後再讀回使用。若大量使用此一方法，
勢必造成追蹤者在破解過程中極大的困擾，必須時時記錄該值並跳過讀寫
的程式。若再混用技術二不可跳略的鍵盤輸入處理方式，要破解便要費上
極大的功夫。但是在設回原值前，記得必須要將岔斷禁能。以下為寫入的
方式：
mov ah,<資料>
mov al,60h
call Write8042Cmd
讀取方式為：
mov al,20h
call Read8042Cmd
如此AL便傳回原寫入的資料。最後還原的方式便是：
mov ax,4560h
call Write8042Cmd
讀寫的資料可以是指令、位址、資料、密碼、鍵值等等。另外，某些會輸
出固定值的8042命令，其回送值也可以當成上述資料運算使用，只不過這
些命令較死，效果不若命令位元組來得好。以下為會傳送固定值的8042命
令：
AAh（一般命令） -> 55h
ABh（一般命令） -> 00h
EEh（系統命令） -> EEh
FFh（系統命令） -> AAh（會影響鍵盤延遲與重複率）
技術四 控制8255將鍵盤禁能
8255之Port B位元7用來控制鍵盤的啟用與否，因此藉由改變這個位
元值便能達到使鍵盤禁能的目的。以下為使鍵盤禁能的方式：
in al,61h
or al,80h
out 61h,al
還原的方式為：
in al,61h
and al,7Fh
out 61h,al
由於AT並不使用8255，因此這個技術只對XT有效，對於AT並無效。但
因為AT Port 61h高四位元為僅讀位元，因此這項技術即使用在AT上也不
會造成其他不良的影響。
技術五 改變8259的岔斷位址
由於8259可以更改岔斷的起始位址，因此如果我們將8259重新初始化，
改變它的岔斷起始位址，則鍵盤插斷便不會再呼叫INT 9h，如此再配合其
他技術便可達到鍵盤禁用的目的。例如：
1.將INT 08h～INT 0Fh岔斷位址複製到INT 00h～INT 07h，然後改變
8259的岔斷起始位址為00h，則鍵盤岔斷將改在INT 1h，這個岔斷
剛好就是追蹤程式常用的單步岔斷。如此便可使得追蹤者一但使用
單步追蹤便無法使用鍵盤，要使用鍵盤便無法使用單步追蹤。這個
方式特別適合自己寫的鍵盤岔斷處理程式和資料輸入程式，使得在
輸入密碼過程中不易被岔斷破解。
2.將8259的岔斷起始位址隨便改到一個位址，並將岔斷禁能。由於追
蹤者在追蹤過程中一定要用到岔斷，因此一但他將岔斷允能，便會
因鍵盤岔斷跳入不名的程式位址而導致當機或其他結果。
重新初始化8259以改變岔斷起始位址的方式如下：
(一)PC/XT
in al,21h ; 先取得並記錄原來的IMR值
push ax
mov al,13h ; 送出ICW1
out 20h,al
jmp short $+2 ; 延遲
mov al,<起始位址> ; 送出ICW2 (原值08h)
out 21h,al
jmp short $+2
mov al,09h ; 送出ICW4
out 21h,al
jmp short $+2
pop ax
out 21h,al ; 設回原來的IMR值
(二)AT第一個8259
in al,21h ; 先取得並記錄原來的IMR值
push ax
mov al,11h ; 送出ICW1
out 20h,al
jmp short $+2 ; 延遲
mov al,<起始位址> ; 送出ICW2 (原值08h)
out 21h,al
jmp short $+2
mov al,04h ; 送出ICW3
out 21h,al
jmp short $+2
mov al,01h ; 送出ICW4
out 21h,al
jmp short $+2
pop ax
out 21h,al ; 設回原來的IMR值
(三)AT第二個8259
in al,0A1h ; 先取得並記錄原來的IMR值
push ax
mov al,11h ; 送出ICW1
out 0A0h,al
jmp short $+2 ; 延遲
mov al,<起始位址> ; 送出ICW2 (原值70h)
out 0A1h,al
jmp short $+2
mov al,02h ; 送出ICW3
out 0A1h,al
jmp short $+2
mov al,01h ; 送出ICW4
out 0A1h,al
jmp short $+2
pop ax
out 0A1h,al ; 設回原來的IMR值
在改變8259岔斷起始位址的初始化過程中，必須記得使用CLI命令將
岔斷關掉，而在一切均妥當或復原後再用STI命令啟用岔斷。注意程式結
束前（指轉交給受保護程式前）必須設回原來的岔斷起始位址，該值可以
參見上面的ICW2後面的註解。
由於一般的I/O Port命令較容易被解開，因此建議所有有關I/O Port
動作的命令，最好將之分散到保護程式各處。例如上面的8259初始化命令，
最好能再與其他命令（特別是其他I/O Port的命令）交叉相混合，如此不
但中間JMP SHORT $+2的延遲命令可以省略，也較不容易被追蹤者解析出
來。若再使用下一章會提到指令隱藏技術，則保護的成效將會更好。
技術六 利用8259 IMR值遮斷鍵盤岔斷
利用8259 IMR值來遮斷鍵盤岔斷是一種相當普遍的作法，已不具保護
的作用了。但它能確實有效地防止鍵盤岔斷的發生，因此運用也很廣。以
下遮斷鍵盤岔斷的方式：
in al,21h
or al,02h
out 21h,al
還原的方式為：
in al,21h
and al,0FDh
out 21h,al
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Msg : 67 of 72
From : Chi'u I-Nan 90:1013/622 16 Mar 95 19:49:00
To : All
Subj : 鍵盤4
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技術七 不送出EOI以停止鍵盤岔斷
PC的鍵盤岔斷處理程式結束前，必須以下列方式送出一個EOI命令給
第一個8259，否則下個鍵盤岔斷將無法產生：
mov al,20h
out 20h,al
如果我們改掉鍵盤岔斷處理程式，使之在結束前不送出EOI命令，如此亦
有禁止鍵盤岔斷的功用。以下為該鍵盤岔斷處理程式：
NoEOIInt9h PROC
; 不送出EOI的鍵盤岔斷處理程式
push ax
in al,60h ; 讀取鍵盤送來資料
pop ax
iret
NoEOIInt9h ENDP
但是如何使鍵盤自動產生一岔斷，使得這個岔斷處理程式被執行呢？只要
隨便下個鍵盤會回送資料的命令即可，例如8042回音命令：
cli
<<取得並暫存原鍵盤岔斷處理程式位址>>
<<設定新的鍵盤岔斷處理程式>>
call Echo8042 ; 送出回音命令，其他有回送資料之命令亦可
sti
<<保護程式其他處理，途中會產生一鍵盤岔斷>>
mov al,20h ; 送出EOI結束鍵盤岔斷
out 20h,al
以上是AT的作法。XT上並非使用8042，因此必須利用8255來處理。以下為
XT不送出EOI的鍵盤岔斷處理程式（註：下述兩程式係直接延用XT BIOS之
部份程式）：
NoEOIInt9h PROC
; XT不送出EOI的鍵盤岔斷處理程式
push ax
in al,60h ; 讀取鍵盤送來資料
push ax
in al,61h ; 清除本次送來之鍵盤資料
mov ah,al ; (同時亦禁能)
or al,80h
out 61h,al
xchg al,ah ; 再度啟用鍵盤
out 61h,al
pop ax
iret
NoEOIInt9h ENDP
至於使XT鍵盤自動產生一岔斷的方式為：
in al,61h ; 將鍵盤時基降為低電位
and al,0BFh
out 61h,al
mov cx,10582 ; 延遲20ms (8088 CPU下)
WaitInt9h: loop WaitInt9h
or al,40h ; 恢復鍵盤時基
out 61h,al ; (此時將產生鍵盤重置訊號)
技術八 破壞或截斷鍵盤岔斷處理程式或輸入程式
鍵盤的岔斷程式包括INT 9h的硬體岔斷處理程式，和INT 16h的資料
輸入程式。藉由對這兩種岔斷程式的破壞或截斷，均有助於中斷鍵盤與使
用者之間的連繫。以下為幾種破壞或截斷岔斷處理程式的方法，這些方法
也適用於其他的岔斷處理程式。
1.直接破壞岔斷向量表，這是一種相當簡單卻又頗實用的方法。你可以單
純地破壞岔斷向量表，而在稍後再將之還原回來，或是拿岔斷向量表做
為變數存放資料，甚至將岔斷向量表做為程式執行的地方。愈是有意義、
混亂、且不斷地更動岔斷向量表的值，保護程式愈難以破解（註：以後
所提的資料或程式破壞，均指此一方式，將不再多做說明）。鍵盤硬體
岔斷INT 9h的岔斷向量在位址0:24h處，而鍵盤資料輸入岔斷INT 16h的
岔斷向量則在位址0:58h處。
2.取得原岔斷處理程式的向量位址後，破壞原岔斷處理程式碼。破壞的方
式可參考前項之說明，但必須先測試該位址的程式內容是否為僅讀，因
為該岔斷處理程式很有可能是在ROM區。如此，即使有任何其他除錯程
式或常駐程式將被破壞的岔斷向量還原，也會因原岔斷處理程式已遭受
破壞而無法正常執行，進而達到反追蹤的目的。
3.改寫鍵盤岔斷處理程式及鍵盤輸入岔斷處理程式。這種方式較適合於需
要輸入密碼，而又想避免被岔斷追蹤的情況。由於這類程式，大部份的
BIOS程式討論的書籍中均有列出，因此在此處便不多做說明。但記得在
改寫時，必須考慮執行密碼輸入時可能被岔斷追蹤的狀況，以便加以反
制。例如採用非正規的鍵盤雙斷開碼格式、破壞追蹤環境等，讓追蹤程
式即使岔斷成功，亦無法正常執行。
技術九 破壞、修改或檢查鍵盤緩衝區的指標與資料
當鍵盤有資料輸入時，均會更動鍵盤緩衝區的指標值，以及緩衝區內
的資料。因此在岔斷禁能的情況下，若這部份的內容有所更動，我們便可
判定有其他追蹤程式的執行。當然，我們也可以破壞這些指標值內容，以
防止追蹤程式岔斷後的正常執行。
1.檢查鍵盤緩衝區內容或輸入指標值是否更動。鍵盤緩衝區輸入指標在位
址0:41Ah～041Dh處，鍵盤緩衝區則在0:41Eh～0:43Dh處（由鍵盤緩衝
區位置指標決定），共32 byte。
2.破壞鍵盤資料緩衝區之輸入資料指標。
3.更改或破壞鍵盤資料緩衝區位置指標。鍵盤資料緩衝區位置指標在0:480h
～0:483h處，初值分別為1Eh和3Eh。
關於鍵盤資料緩衝區和各指標的關係，請參閱其他相關書籍。
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Msg : 68 of 72
From : Chi'u I-Nan 90:1013/622 16 Mar 95 19:49:00
To : All
Subj : 8042資料
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(二)8042
8042為AT使用的鍵盤控制器，內部有一個狀態暫存器，供外界檢測鍵
盤狀態；一個輸出埠和一個輸入埠，用來做為與外界的控制訊號使用；一
個輸入緩衝器和一個輸出緩衝器，用來存放與外界的界面資料，包括命令
和資料等。以下為這些元件的意義。
1.狀態暫存器
位元7 = 同位錯誤
位元6 = 接收逾時錯誤
位元5 = 傳送逾時錯誤
位元4 = 鍵盤啟用開關，0表禁能，1表允能
位元3 = 命令/資料指示位元，0表資料，1表命令
位元2 = 系統旗標，由外界設定
位元1 = 輸入緩衝器已滿，但尚未被8042讀走
位元0 = 輸出緩衝器已滿，但尚未被外界讀走
說明：狀態暫存器為一僅讀暫存器，各位元反應了鍵盤的某項狀態。例如
8042所使用的同位位元為奇同位，因此如果取得的鍵盤資料偵測為
偶同位的話，位元7的值便會設立成1，以便反應出同位錯誤。位元
3的值由線路所控制，反應出輸入緩衝器內的資料型態（即命令或
資料），以供8042決定處理的方式。在AT上，命令的寫入是經由I/O
Port 64h，而資料的寫入則經由I/O Port 60h。因此若輸入緩衝器
內的資料是經前者（Port 64h）寫入者，位元3的值便會設立成1，
若是經由後者（Port 60h）寫入者，則位元3的值便會設立成0。位
元2的值由外界所送入的命令所控制，請參閱後面所述之命令。位
元1和位元0是用來指示外界是否可對8042的緩衝器寫入或讀取資料。
當位元1為0時，外界才能再將資料送到8042的輸入緩衝器；當位元
0為1時，外界才能從8042的輸出緩衝器讀取資料。當不是上述的情
況時，外界程式便必須一直等待到上述的情況成立，否則不能對8042
的緩衝器進行I/O動作。
備註：位元4的值根據其他書籍所言為用來反應鍵盤抑制開關的狀態，但
經作者試用所有抑制鍵盤的命令均無法使之變成0。猜想可能這個
位元值係接至輸入埠位元7，但由於無法找到8042內部線路圖，因
此作者也無法確定。
2.輸入埠
位元7 = 鍵盤抑制開關，0為抑制，1為開啟
位元6 = 顯示器型態選擇，0為彩色，1為單色
位元5 = 0表已裝設製造時跳線
位元4 = 1表啟動系統電路板上的第二個256KB RAM
位元3～0 = 保留
說明：輸入埠的資料僅能讀取，且必須透過命令方式讀取。輸入埠各位元
的資訊均來自外界，其值因機器而異，因此便略而不提。位元7接
至一個5支腳的Jumper的第4腳，這支腳的訊號同時也控制著外界
RESET訊號的進入，若能改變這支腳的值成為0（也就是低電位），
則不但鍵盤不能作用，外界RESET也無法重新啟動電腦，必須整個
關機重開，只可惜這個Jumper是做死的，無法利用軟體來控制（作
者曾在某本書中看到這個位元值可以用軟體改變，但該書中所寫的
I/O Port為64h，似乎不太可能，再查閱各相關書籍及AT線路，已
確認該書內容是錯誤的）。
備註：由於8042輸入埠的值均依連接線路而定，並無法由軟體控制或改變，
因此大都無實用價值。作者曾在不同廠牌PC上讀取輸入埠的值（均
使用彩色螢幕），結果所得到的值由FFh、FBh、FCh、E7h等不定，
其中位元6的值並不正確，但查閱線路圖和各參考書籍均指出位元6
為接地時為彩色顯示器，再由AT BIOS程式追蹤發現顯示器單彩色
的判斷並非由這個位元來決定，因此這個輸入埠的值並不是很可靠，
最好不要使用。
3.輸出埠
位元7 = 鍵盤資料線
位元6 = 鍵盤時脈
位元5 = 輸入緩衝器已滿
位元4 = 輸出緩衝器已滿
位元3～2 = 保留
位元1 = A20位址線控制
位元0 = 系統重置
說明：輸出埠的資料是可以讀寫的，但必須透過命令方式讀寫（註：請參
閱D1h輸出埠寫入命令的說明）。鍵盤資料線傳送的便是由8042送
出的資料，如掃描碼或回應資料等，其傳送的數據結構和RS232相
似：
第1位元 = 開始位元
第2～9 = 資料，由低位元先送
第10 = 奇同位位元
第11 = 停止位元
而鍵盤時脈便是用來分辨鍵盤資料線各位元的時序的。因此這兩個
位元的值並不固定，端視讀取時的狀態而定。位元1是用來控制CPU
的A20位址線輸出，當其值為0時，將強迫A20位址線輸出為0，此時
系統將無法讀寫HMA上的資料，也就是位址FFFF:10h將存取到0000:0
位址。當其值為1時，A20位址線才由CPU的輸出決定。位元0用來重
置系統，當其值為0時，整個系統將會重置（也就是重新開機）。
由於位元0和位元1關係到整個系統的運作，因此最好不要加以隨意
更動。
4.輸出緩衝器
用來供外界讀取按鍵的掃描碼，或是鍵盤送出的回應資料。這個緩衝
器必須在狀態暫存器位元0值為1時才可以讀取。
5.輸入緩衝器
用來供外界輸入命令或資料使用，必須在狀態暫存器位元1值為0時才
可以寫入。
在AT上，8042狀態暫存器的讀取，必須經由I/O Port 64h，輸出緩衝
器的讀取，則經由I/O Port 60h。輸入緩衝器則分成60h和64h兩個Port，
分別用來輸入資料和命令。至於8042的輸入埠和輸出埠的值，則必須籍由
命令來取得或設定。送出命令給8042的方式，是先將命令寫入Port 64h，
再依需要將資料寫入Port 60h，如此命令便算送出完畢。之後8042根據命
令的處理結果，可能會回送一些資料回來，此時由Port 60h便可讀回這些
回應資料。以下為一些8042常用的命令：
20h = 讀取8042命令位元組。
60h = 寫入8042命令位元組，各位元意義如下：
位元7 = 保留
位元6 = 0表雙斷開碼，1表單斷開碼
位元5 = 1表不做同位檢查
位元4 = 1表抑制鍵盤
位元3 = 1表不理會鍵盤抑制
位元2 = 系統旗標
位元1 = 保留
位元0 = 啟用岔斷輸入（IRQ1）
位元6用來控制斷開碼的格式，也就是按鍵在放開時8042所送
出的資料格式。當值為0時，表示採用雙斷開碼格式，首先送
出F0h，然後後面跟著放開鍵的掃描碼。當值為1時，則採用單
斷開碼格式，也就是將掃描碼的位元7設成1，用以表示這是個
斷開碼。由於PC的BIOS程式均採用單斷開碼方式解譯8042送來
的資料，因此這個位元大都設成1。位元5的值較有爭議，在有
些書上寫明必須設成1，做為IBM PC的相容模式，但有的書上
則只說明這是用來檢查同位位元的而已。經作者實際在多種PC
上測試，結果這個位元的初值有的為0，有的為1，而且不管這
個位元的值設成0或1，系統均仍正常運作。因此作者建議還是
將之設成0，啟用同位檢查比較好些（原某書上標明IBM PC相
容模式應為錯誤的）。位元4用來抑制鍵盤，當值設成1時，將
使得時脈線路成為低電位，使得鍵盤界面失效。位元3根據各
相關書籍所述為使鍵盤的抑制功能失效，但經作者試過，即使
將這個位元設成1，各種鍵盤抑制命令仍然會抑制鍵盤的功能，
因此它的實際用途不明。位元2用來設定狀態暫存器位元2，也
就是系統旗標的值，這個旗標並沒什麼作用，一般在PC均設成
1。位元0用來控制是否採用岔斷輸入，一般均設成1。若將之
設成0，則必須使用Poll方式處理，較為麻煩。位元7和位元1
為保留值，可任意寫入0或1。
AAh = 自我測試，OK時輸出55h。注意這個命令會重設8042命令位元
組的值，因此在命令之後應重設8042命令位元組的值，否則鍵
盤功能將會被抑制而失去作用。
ABh = 介面測試，傳回結果：
00 = 正常
01 = 鍵盤時脈保持在低電位
02 = 鍵盤時脈保持在高電位
03 = 鍵盤資料線保持在低電位
04 = 鍵盤資料線保持在高電位
ACh = 診斷傾印（diagonstic dump），將16位元組的控制器記憶體、
輸入埠目前狀態、輸出埠目前狀態、以及控制器的程式狀態字
組送至系統。事實上，經作者在各種PC上測試的結果發現，實
際送出的資料差異性很大，有的完全不送資料，有的只送一個
byte，而有的一送便是十幾個byte。其資料的意義找遍各書籍
均未說明，因此此部份的說明也只好省略了。
ADh = 鍵盤失效（即將8042命令位元組之位元4設成1）。
AEh = 啟用鍵盤（即將8042命令位元組之位元4設成0）。
C0h = 讀取輸入埠，必須輸出緩衝器有空的時才可使用。
D0h = 讀取輸出埠，必須輸出緩衝器有空的時才可使用。
D1h = 寫入輸出埠。但是這個命令經作者實際測試過，並不會將給定
的資料寫入輸出埠。因此若要改變輸出埠的輸出值，應使用後
面會提到的Fxh命令，但這個命令只能改變輸出埠位元3～0的
值。
E0h = 讀取測試輸入埠，各位元值意義如下：
位元7～2 = 固定為0
位元1 = 鍵盤資料線
位元0 = 鍵盤時脈
其中位元0～1係由輸出埠位元7～6所回送的輸入資料，以做為
鍵盤自我測試時使用。同樣的，這個命令所讀出的值也因輸出
埠的狀態而異，請參閱輸出埠中的說明。
Fxh = 脈波輸出，x中4個位元分別對應到輸出埠的位元3～0，命令中
被選到的位元（以0選定）會有6us的低電位脈衝（也就是邏輯
值0）。請參閱輸出埠中的說明。
以下則為8042的系統命令。系統命令和一般命令的送出方式不同，必須經
由資料埠，也就是I/O Port 60h送出。8042收到後，除了EEh回音命令以
外，均會回送ACK訊號FAh（收到命令或資料均會回送）。以下為各系統命
令的意義：
EDh = 設定模式指示器，輸入值意義為：
位元7～3 = 固定為0
位元2 = Caps Lock指示器
位元1 = Numeric Lock指示器
位元0 = Scroll Lock指示器
設定之後，鍵盤上對應的LED便會亮起來。
EEh = 回音，鍵盤以EEh回應。
F3h = 設定鍵重複率及延遲，送入值意義為：
位元7 = 固定為0。
位元6～5 = 延遲參數，延遲(1+x)*250ms。
位元4～0 = 重複參數，假設位元2～0值為A，位元4～3值
為B，則重複週期為(8+A)*2^B*4.17ms。
F4h = 系統啟用，並清除輸出緩衝器。
F5h = 使用鍵盤預設值、清除輸出緩衝器，最後將系統失效，等待進
一步指令。若要再啟用必須使用系統命令F4h。
F6h = 使用鍵盤預設值設定重複率及延遲率，並清除輸出緩衝器。
FEh = 重送命令，鍵盤回送上次的輸出。
FFh = 重置命令，鍵盤接收後清除輸出緩衝器，並使用預設值，最後
開始自我測試，完畢回送AAh表正常，其他值表有誤（注意，
此命令會先送出ACK後再送出AAh）。
EFh～F2h、F7h～FDh = 保留命令，不運作（NOP）。但事實上經作者
測試之後，發現其中有些命令在某些機器上似乎有作用，有些
會使鍵盤失效，有些則會回送一些額外的值。由於這部份的資
訊無法確定，因此只能建議讀者不要隨便使用這些保留命令。
以下為一些鍵盤可能回送的資料或命令：
00h = 覆蓋（Overrun），當輸出緩衝器已滿而且又有輸出時，便會
送出此一資料。
AAh = 基本測試完成碼。
EEh = 回音回應。
F0h = 斷開碼第一位元組，用來指示某個鍵已被放開。斷開碼由兩個
位元組組成，第一位元組便是F0h，第二位元組則為鍵盤掃描
碼。
FAh = ACK訊號，用以回應系統命令使用。
FEh = 重送命令，當鍵盤接到一個無效或錯誤的輸入時，均會發出此
命令要求外界重送。
FDh = 診斷錯誤，當鍵盤週期性自我診斷時發現錯誤，便發出此資料。
注意在對8042進行命令控制時，必須將岔斷禁能，以免外界鍵盤輸入
岔斷影響正常之鍵盤命令傳送。
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Msg : 69 of 72
From : Chi'u I-Nan 90:1013/622 16 Mar 95 19:51:00
To : All
Subj : 8255資料
-----------------------------------------------------------------------------
(五)8255
8255為可程式化的週邊界面，只用在XT上，AT則已取消使用這個元件，
因此對於8255，我們只說明和XT相關且較重要的內容，至於詳細的內容，
請參閱其他相關書籍。8255具有24位元的I/O線，並區分為兩組：Group A
和Group B，分別佔用12位元。而這24位元的I/O線又可區分為三個輸出入
埠，其中Port A和Port B係由Group A和Group B中的8個位元I/O線所組成，
Port C則分為高四位元和低四位元，分別由Group A和Group B剩下的四位
元所組成。因此在規劃上，Port C可針對高四位元和低四位元分別程式化
成不同的輸出入方式和處理模式，Port A和Port B則不行。8255對於這24
位元I/O線的規劃方式，係經由其內部控制字組來完成的，這個控制字組
的意義如下：
1.模式定義格式
位元7 = 必須固定為1
位元6～5 = Group A模式，當位元6為1時，一律為模式2
位元4 = Port A輸出入方式，0表輸出，1表輸入
位元3 = Port C高四位元輸出入方式，0表輸出，1表輸入
位元2 = Group B模式
位元1 = Port B輸出入方式，0表輸出，1表輸入
位元0 = Port C低四位元輸出入方式，0表輸出，1表輸入
說明：XT的設定值為99h，即Port A、Port C為輸入，Port B為輸出，採
用的模式均為模式0。至於8255可規劃的三種模式名稱分別為：
模式0 = Basic Input/Output
模式1 = Strobed Input/Output
模式2 = Bi-Directional Bus
2.位元重置格式
位元7 = 必須固定為0
位元6～4 = 不使用
位元3～1 = 選擇的位元
位元0 = 設定值
說明：位元重置格式只用在模式1和模式2上，用來控制岔斷訊號產生的禁
能和允能。
在XT上，控制字組是在I/O Port 63h，而Port A、Port B、Port C則
分別在I/O Port 60h、61h、62h。其中Port A除了用來做為鍵盤資料的輸
入外，亦可做為DIP開關1的輸入值，這項差別由Port B位元7來控制。Port B
、Port C各位元的意義如下：
1.Port B
位元7 = 0表啟用鍵盤，允許鍵盤岔斷的發生，Port A將讀取鍵盤掃
描碼；1表鍵盤禁能，並清除鍵盤的輸入，Port A將讀取DIP
關閉1的值。
位元6 = 0表強迫鍵盤時基於低電位，1表鍵盤時基正常作用
位元5 = 0表啟用I/O通道檢查
位元4 = 0表啟用RAM同位檢查
位元3 = 控制錄音機馬達，0表運轉
位元2 = 值1表PC0讀取DIP開關2的位元0，0表讀取位元4
位元1 = 喇叭資料輸入控制
位元0 = 計時器Gate 2控制
說明：喇叭的資料輸入係接至計時器2，而計時器2的輸出與否由Gate 2控
制。在輸至喇叭前還有一個AND閘控制，因此欲使喇叭發聲，必須
使得位元1和位元0均成為1，此時喇叭便會以計時器2的輸出頻率發
聲。關於計時器的部份，請參閱8237的說明。
2.Port C
位元7 = 1表RAM同位檢查錯誤
位元6 = 1表I/O通道檢查錯誤
位元5 = 計時器2輸出訊號
位元4 = 錄音機資料輸入
位元3～0 = DIP開關2讀取值。
在AT上，8255已不再使用。原Port 60h改接至8042鍵盤控制器，仍做
為鍵盤資料讀取使用。Port 61h則改用ALS175來取代，並集結了Port B和
Port C中幾個較重要的位元。至於Port 62h和63h，則均捨棄不用了。以
下為AT中Port 61h各位元的意義，其中高4位元為僅讀位元：
位元7 = 1表RAM同位檢查錯誤
位元6 = 1表I/O通道檢查錯誤
位元5 = 計時器2輸出訊號
位元4 = RAM Reflesh訊號
位元3 = 1表啟用I/O通道檢查
位元2 = 1表啟用RAM同位檢查
位元1 = 喇叭資料輸入控制
位元0 = 計時器Gate 2控制
備註：以上關於8255各I/O位元在XT上的作用，作者參閱多本XT書籍後，
發現所著內容均有所出入。雖然作者針對相異的部份，儘量和BIOS
程式及線路圖搭配來做判斷，但因找不到XT機器做實際測試，因此
不敢保證內容完全正確，但至少錯誤的機會應已較少。
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Msg : 70 of 72
From : Chi'u I-Nan 90:1013/622 16 Mar 95 19:52:00
To : All
Subj : 8259資料
-----------------------------------------------------------------------------
(六)8259
8259為一種可程式化的優先序岔斷控制器，所有PC週邊硬體的岔斷均
必須透過這個元件來觸發所對應的岔斷處理程式。以下我們先說明8259的
硬體特性。8259共分成四個啟始命令字組ICW和三個操作命令字組OCW，前
者做為初始化時使用，後者則可供程式自行使用。8259初始化的過程為：
送出ICW1
送出ICW2
if 串接模式 then 送出ICW3
if 需要ICW4 then 送出ICW4
各啟始命令字組的意義為：
1.ICW1
位元7～5 = 岔斷向量位址（只用在MCS-80模式）
位元4 = 固定為1
位元3 = 0為邊緣觸發（edge trigger）
1為位準觸發（level trigger）
位元2 = 呼叫位址間隔（只用在MCS-80模式）
0為呼叫位址間隔8
1為呼叫位址間隔4
位元1 = 0為串接模式（cascade mode）
1為單一模式（single mode）
位元0 = 0不需要ICW4
1需要ICW4
說明：8259除了可供8088系列使用外，也可供MSC-80系列使用，因此當任
何位元若標明只使用在MSC-80模式時，PC上均不需使用。另外，由
於PC上使用的是8088系列的CPU，必須利用ICW4指定為8088模式，
因此本啟始命令的位元4、1均必須固定為1，位元7～5、2則可為0
可為1。至於採用何種觸發方式，則依電路特性而定，PC上通常採
用邊緣觸發，因此位元3也大致固定為0。比較有爭議的是位元1的
值。在舊型的PC/XT上，由於只使用一個8259做為岔斷控制用，因
此必須使用單一模式，故它的初值為13h。但到了PC/AT時，由於系
統功能加強，原來的一個8259已不敷使用，於是便擴增為兩個8259
串接在一起，因此這兩個8259便都必須使用初值11h。
2.ICW2
(1) MCS-80模式
位元7～0 = 岔斷向量位址
(2) 8088模式
位元7～3 = 岔斷向量位址
位元2～0 = 固定為0
說明：這個命令是用來設定硬體岔斷時，所要執行的岔斷向量啟始值。
PC/AT的第一個8259觸發的岔斷在08h～0Fh，因此初值為08h；第二
個8259觸發的岔斷在70h～77h，因此初值為70h。這些初值若在不
影響系統的岔斷功能下，是可以隨意改變的。
3.ICW3
(1) 主控制器（master device)
位元7～0 = 各位元分別表示IRQx是否有串接另一個8259控制器，
0表示沒有，1表示有。
(2) 次控制器（slave device）
位元7～3 = 固定為0
位元2～0 = 次控制器的識別碼。
說明：這個初始命令必須有兩個以上的8259串接在一起時才使用的，因此
PC/XT並不使用這個初始命令。至於PC/AT上的兩個8259，由於是串
接在IRQ2上的，因此主控制器（也就是第一個8259）的初值便必須
為04h。至於次控制器，由於必須配合所串接的IRQ來做編號，因此
次控制器的初值便必須為02h，否則無法正常工作。
4.ICW4
位元7～5 = 固定為0
位元4 = 0為非特別全巢狀模式
1為特別全巢狀模式
位元3～2 = 0x 不帶緩衝模式
10 主控制器帶緩衝模式
11 次控制器帶緩衝模式
位元1 = 0表非自動結束岔斷（EOI）
1表自動結束岔斷
位元0 = 0表MSC-80模式
1表8088模式
說明：特別全巢狀模式（special fully nested mode），主要用在大系
統中使用多個8259串接模式時，以便規劃不同的岔斷權限，詳細資
料請參閱相關書籍。通常我們均使用非特別全巢狀模式，也就是初
始化時以IRQ0優先權最高，IRQ7最低（這個優先權是可以改變的）。
而在某個岔斷發生處理時，優先權更高的岔斷允許再發生，以岔斷
目前正在處理的岔斷，而相同或較低優先權的岔斷則不允許發生。
至於是否要規劃成緩衝模式，必須視所連接系統之Data Bus線路而
定。對於是否使用自動結束岔斷，則由作業系統或岔斷處理程式的
設置程式來決定。一般使用自動結束岔斷對於岔斷處理程式會比較
方便些，不會因忘了送出EOI命令（參閱OCW2命令）而使得系統功
能停止或當機。但是它最大的缺點是，如果相同的IRQ岔斷一再發
生，而該岔斷程式又使用了STI命令允許岔斷發生時（為了讓更高
優先權的岔斷產生），則可能造成岔斷程式再被岔斷，導致重入問
題，以及岔斷順序更動等問題。因此在絕大部份的情況下，大都會
採用非自動岔斷結束，在PC上亦然。不過若使用非自動EOI的結束
方式時，岔斷處理程式在處理完岔斷後必須送出一個EOI命令給8259，
表示岔斷已處理完，否則8259便視為該岔斷未結束而不再產生下個
岔斷了。
備註：關於本初始命令的初值，由XT的BIOS查得為09h，由286 AT的BIOS
查得為01h，也就是前者採用緩衝模式，後者並不採用緩衝模式。
經查閱有關8259零件的手冊，其中說明緩衝模式主要用在具有BUS
驅動緩衝區的Data Bus，由8259的SP/EN訊號來控制緩衝區。當不
是緩衝模式時，這個訊號接腳在主控制器上必須接Vcc，而在次控
制器上則必須接地。再查閱86 XT和286、386 AT的線路圖，發現確
實XT的設計電路是使用緩衝模式，而286、386 AT的設計電路則為
非緩衝模式。因此在初始化時，必須依PC的種類而有不同的初始化
值（事實上，XT只有一個8259，在初始化過程方面便一定會有不太
一樣的地方，必須與AT分別處理），如果未與設計的電路做好匹配
的規劃，則有當機之虞（但並不一定會當機。據作者實際測試過，
在某些AT上將8259規劃成緩衝模式會當機，而在某些AT上則不管是
否規劃成緩衝模式卻仍都正常工作，這和主機電路板的線路設計有
關）。
以下為各操作命令字組的意義：
1.OCW1
位元7～0 = 分別表示IRQx是否啟動，0表示允能（enable），1表示
禁能（disable）。
說明：本命令也就是設定岔斷的罩遮值（IMR，Interrupt Mask Register）。
在使用時，通常先讀取原值後，再設置所要處理的岔斷所對應的位
元，以避免影響到其他岔斷。
2.OCW2
位元7～5 = 000 取消自動EOI時旋轉優先權模式
001 不特別指定IRQx方式結束岔斷
010 無作用
011 指定IRQx方式結束岔斷
100 設定自動EOI時旋轉優先權模式
101 不特別指定IRQx結束岔斷時旋轉優先權
110 設定優先權
111 指定IRQx結束岔斷時旋轉優先權
位元4～3 = 固定為0
位元2～0 = 指定的IRQx
說明：本命令是用來指定岔斷優先權的處理方式（請參閱相關書籍），以
及指示岔斷是否處理完畢。一般在PC上大都使用20h做不特別指定
IRQx方式來結束8259的岔斷。所謂不特別指定IRQx方式，指的是要
處理的IRQ編號並不由位元2～0來指定，而以目前已發生且優先權
最高的岔斷為準。
3.OCW3
位元7 = 固定為0
位元6～5 = 0x 無作用
10 取消特殊罩值（reset special mask）
11 設定特殊罩值（set special mask）
位元4 = 固定為0
位元3 = 固定為1
位元2 = 0表使用岔斷方式服務
1表不使用岔斷方式服務（poll command）
位元1～0 = 0x 無作用
10 讀取岔斷需求暫存器（IRR）
11 讀取內部服務暫存器（ISR）
說明：特殊罩值功能，主要是提供給需要任意改變岔斷的禁能、允能，而
又不希望因未送出EOI命令，而導致其他較低優先權的岔斷無法發
生的程式使用。當設定了特殊罩值後，則每次在OCW1重設罩值時，
均會將所有未被罩遮掉的IRQ重新啟用。IRR及ISR這兩個暫存器的
值可用來辨別各岔斷的產生與否。IRR（Interrupt Request
Register）記錄了硬體已產生岔斷需求，但8259尚未發出岔斷訊號
或CPU尚未回應確認訊號的岔斷；ISR（Interrupt Service Register）
則記錄了CPU已接收到岔斷訊號但處理程式尚未回應EOI命令的岔斷。
當要讀取這兩個暫存器值時，首先必須送出OCW3指定所要讀取的暫
存器，然後再由相同的輸出入埠將之讀取。
備註：不使用岔斷服務的方式（poll command），依8259之零件說明為RD
訊號會讀取Priority Level值，其值意義如下：
位元7 = 1表有岔斷發生
位元6～3 = 保留
位元2～0 = 岔斷發生的編號
又說明Poll Command是使用在8259的岔斷輸出訊號不使用，或CPU
線路已將岔斷訊號輸入禁能的情況。據作者實際測試結果，在PC上
將OCW3修改成Poll Command形態，並不影響到原岔斷的執行，讀取
而得的值也並非Priority Level的值。至於為何如此，作者遍尋相
關書籍，也問過許多硬體設計從業人員，竟找不到答案。作者猜測
可能是因PC CPU仍然接收並使用8259的岔斷輸出訊號，使得8259的
岔斷確認訊號並非由Poll Command的RD訊號確認所致，至於真正原
因，則不得而知了。
當8259重新初始化後，IMR的值均會重設為00h（也就是允許所有的岔
斷產生），並取消特殊罩值功能。因此當我們要重新初始化8259時，必須
記錄原來的IMR值，並在初始化後將之設回，以免初始化後某些原已被禁
能的岔斷再次產生而發生問題。當然，初始化後視情況也必須重新設定
OCW3的值。
上述所有命令字組在PC上均透過I/O Port 20h、21h（第一個8259）
和A0h、A1h（第二個8259）來讀寫。I/O Port 20h和A0h做為ICW1、OCW2
和OCW3命令的輸入，以及IRR、ISR暫存器值的輸出。I/O Port 21h和A1h
則做為ICW2、ICW3、ICW4和OCW1命令的輸入，以及IMR暫存器值的輸出。
至於8259是如何去分辨送來的是那個命令字組，這倒不必我們費心，因為
這些命令字組中大都已安排好某些位元均固定為0或1。由這些固定位元，
8259便能輕易地辨別出所輸入的命令種類。以下是目前在PC/AT中兩個8259
所處理的16個硬體岔斷內容：
┌ IRQ0 計時岔斷
│ IRQ1 鍵盤岔斷
│ IRQ2 串接第二個8259
第一個8259 ─┤ IRQ3 次串列通訊埠（COM2）
│ IRQ4 主串列通訊埠（COM1）
│ IRQ5 印表機岔斷（LPT2）
│ IRQ6 軟碟岔斷
└ IRQ7 印表機岔斷（LPT1）
┌ IRQ0 即時時脈岔斷
│ IRQ1 保留
│ IRQ2 保留
第二個8259 ─┤ IRQ3 保留
│ IRQ4 保留
│ IRQ5 數學處理單元岔斷
│ IRQ6 硬碟岔斷
└ IRQ7 保留
以下為各岔斷在本附錄中所對應的硬體說明：
計時岔斷 = 8253、8254
鍵盤岔斷 = 8042、8255
即時時脈岔斷 = 146818
其餘之硬體岔斷由於和本書內容無關，因此不予列入。
＊ 青衫詩客 -- 小邱 ＊
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--------------------------------------------------------------- 90-ASSEMBLY -
Msg : 71 of 72
From : Chi'u I-Nan 90:1013/622 16 Mar 95 20:00:00
To : All
Subj : 8253/8254資料
-----------------------------------------------------------------------------
(四)8253與8254
8253和8254均為PC使用之計時器，兩者除了外接的頻率限制不同外（
前者最多只能接2MHz，後者可接至8MHz，8254-2更可接至10MHz），其餘
部份均相容。但以PC計時器外接頻率才1.19MHz來看，兩者在使用上並沒
有什麼差別，因此以下之計時器，我們均以8253來稱呼。
8253具有三個16位元的計數器，可分別加以規劃。每個計數器均具有
一個輸入的頻率、一個控制閘（GATE）和一個輸出端，其中控制閘便是用
來控制輸出端是否輸出結果。以下為PC對於這三個16位元計數器的佈線方
式及作用：
計數器0
作用 = 系統計時器
輸入頻率 = 1,193,180Hz
GATE0 = 接至+5V
輸出 = 第一個8259之IRQ0
計數器1
作用 = DRAM更新要求產生器
輸入頻率 = 1,193,180Hz
GATE1 = 接至+5V
輸出 = 更新要求週期
計數器2
作用 = 喇叭音調頻率
輸入頻率 = 1,193,180Hz
GATE2 = 接至Port 61h位元0
輸出 = 喇叭
由上面的資料我們可以知道，在PC上，除了GATE2（也就是Port 61h
的位元0）可以控制計數器2是否有輸出外（控制喇叭是否發聲），其餘兩
個計數器我們均無法禁止其計數結果的輸出，頂多是更改其輸出頻率和輸
出波形而已。對於三個計數器的輸出規劃及計數值讀寫，首先必須寫出控
制字組到控制暫存器中，這個暫存器在PC上是經由Port 43h寫入的，之後
再分別由Port 40h～42h讀寫計數器0～2的值。控制字組的格式為：
位元7～6 = 計數器選擇（0～2）
位元5～4 = 操作方式
00 = Latch住目前的計數值
01 = 讀寫計數值的高位元組
10 = 讀寫計數值的低位元組
11 = 依次讀寫計數值的低、高位元組
位元3～1 = 模式，各值意義為
000 - 模式0
001 - 模式1
x10 - 模式2
x11 - 模式3
100 - 模式4
101 - 模式5
位元0 = 0表二進制計數，1表BCD制計數
以下為各輸出模式的意義：
1.模式0（Interrupt on Terminal Count）
計數時輸出為Low，當計數完畢後，輸出昇至High，然後重新計數，
並將輸出再還原為Low。
2.模式1（Programmable One-Shot）
當GATE由Low昇成High時開始計數，計數時輸出為Low，當計數完畢後，
輸出昇至High並結束計數。
3.模式2（Rate Generator）
當GATE為High時開始計數，計數時輸出為High，當計數完畢後，輸出
降為Low一個Clock後升為High，然後繼續重新計數。
4.模式3（Square Wave Generator）
當GATE為High時開始計數，且以2遞減，當計數完畢後，輸出高低互
變，並繼續重新計數。
5.模式4（Software Triggerd Strobe）
計數時輸出為High，當計數完畢後，輸出降為Low一個Clock後升為
High，並停止計數。若GATE為Low時停止計數。
6.模式5（Hardware Triggerd Strobe）
當GATE由Low昇成High時開始計數，計數時輸出為High，當計數完畢
後，輸出降為Low一個Clock後升為High，並停止計數。
由於在PC上，各計數器之用途及外接線路均已定死，因此計數器0必
須採用模式3；計數器1必須採用模式2；計數器2則必須採用模式3，否則
輸出之波形將無法與線路配合，而產生奇怪的現象。以下，作者再進一步
介紹各計數器的計數值在PC上的規劃方式：
1.計數器0
計數器0在PC上是做為時序之控制，以18.2Hz定頻觸發INT 8h。其初
值為0，也就是每計數65536岔斷一次INT 8h，因此1,193,180/65536=
18.2Hz。通常這個計數值是不加以更動的，以免影響到系統時間的運
作，但是若欲做為短時間定頻岔斷之特殊運用時，更動也是允許的。
不過相同功能也可以運用146818（INT 70h）來完成，因此更改計數
器0的計數值便不是那麼的需要。以下為本計數器的計數值寫入方式：
out 43h,36h
out 40h,計數值低位元組
out 40h,計數值高位元組
2.計數器1
計數器1在PC上是做為DRAM定時更新使用，在XT上是接到8237 DMA通
道0上，但在AT上已不再使用DMA式更新了。這個計數器的初值為18，
也就是每隔15us更新DRAM一次。由於DRAM的更新頻率對於程式運用上
較無關，因此這個計數器的計數值通常我們不會加以改變。以下為本
計數器的計數值寫入方式：
out 43h,74h
out 41h,計數值低位元組
out 41h,計數值高位元組
3.計數器2
計數器2在PC上是用來控制喇叭發聲的頻率，應寫入的計數值為
1,193,180/頻率。以下為本計數器的計數值寫入方式：
out 43h,0B6h
out 42h,計數值低位元組
out 42h,計數值高位元組
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Msg : 72 of 72
From : Chi'u I-Nan 90:1013/622 16 Mar 95 20:17:00
To : All
Subj : 鍵盤補遺
----------------------------------------------------------------------------
列完了一堆資料後,順便講講前述資料的運用方式.
在90-C區中曾有人問到如何產生某個按鍵,而回信
的內容大都指明使用int 16h的功能來完成. 雖然
大部份的情況下,這種作法是可以滿足的,但對於
那些特殊的按鍵(指不輸入到鍵盤緩衝區的按鍵),
或是截取int 9h程式的熱鍵,int 16h便無法完成此
一需求,只能控制8042來完成. 作法如下:
1.首先要知道按鍵的掃描碼,假設為a.
2.執行cli,避免岔斷產生
3.讀取8042命令位元組值並暫存.
4.設定8042命令位元組的值為a.
5.再次讀取8042命令位元組值.
6.設回原8042命令位元組值
7.使用8042系統重送命令,但不要讀取回送值.
8.執行sti,稍延遲一下. 此時因8042會送出值a,因此
會岔斷int 9h,於是便相當於按下了掃描碼a的按鍵.
9.重複步驟2-8,但送出的掃描碼改成 a or 80h,表示這個
鍵放開.
利用上述的方式可以產生任何你要的按鍵. 如果是組合
鍵,例如左Shift+右Shift,則分別產生按下鍵,最後再分別送出
兩個鍵的放開鍵便可以了. 道理很簡單,因為int 9h判斷按
鍵是以port 60h的值(也就是鍵盤掃描碼)為準, 利用更改
port 60h回傳值,並產生int 9h的岔斷,自然便能夠模擬鍵盤
按鍵的發生. 至於實作方式,就看你自己了...
＊ 青衫詩客 -- 小邱 ＊
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自由的風，吹得心醉.........
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◆ From: Rick.m5.ntu.edu