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内容发布更新时间 : 2024/6/16 19:09:24星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

基于Linux内核的键盘模拟实现

摘摘要:当前,由于Linux资源完全公开,使得Linux的发展日益广泛快速。基于Linux的各种应用已逐渐深入日常生活的方方面面,尤其是在嵌入式领域,由于内核可裁减定制,因此可随意地根据用户需求进行整个系统的定制与重构。其中,我们可以通过对各种标准外部设备的驱动进行改造,从而实现用户对标准设备的特定需求,例如可以通过对键盘的模拟来实现操作的自动化,从而可以避免重复的键盘操作。

关键词:系统调用 勾子函数 键盘模拟

1Linux内核支持的外部调用接口

由于Linux内核作为系统最深层次的核心,因此外部的开发人员并不能直接对内核进行操作。然而在一些应用程序的开发过程中,又不得不使用内核的某些功能,因此就提供了一些外部接口供开发人员直接与底层内核打交道。 1.1中断

在Linux 下,硬件中断叫做IRQ(Interrupt Requests)。有两种IRQ,短类型和长类型。短IRQ需要很短的时间,在此

期间机器的其他部分被锁定,而且没有其他中断被处理。一个长IRQ需要较长的时间,在此期间可能发生其他中断(但不是发自同一个设备)。如果可能的话,最好把一个中段声明为长类型。如果CPU接到一个中断,它就会停止一切工作(除非它正在处理一个更重要的中断,在这种情况下要等到更重要的中断处理结束后才会处理这个中断),把相关的参数存储到栈里,然后调用中断处理程序。这意味着在中断处理程序本身中有些事情是不允许的,因为这时系统处在一个未知状态。解决这个问题的方法是让中断处理程序做需要马上做的事,通常是从硬件读取信息或给硬件发送信息,然后把对新信息的处理调度到以后去做。

实现的方法是在接到相关的IRQ(在Intel平台上有16个IRQ)时调用中断处理程序。这个函数接到IRQ号码、函数名、标志、一个/proc/interrupts的名字和传给中断处理程序的一个参数。标志中可以包括 SA_SHIRQ来表明你希望和其他处理程序共享此IRQ(通常很多设备公用一个IRQ),或者一个SA_INTERRUPT表明这是一个紧急中断。这个函数仅在此IRQ没有其他处理程序或需要共享所有处理程序时才会成功运行。

1.2系统调用

系统调用发生在用户进程,通过一些特殊的函数来请求

内核提供服务。这时,用户进程被挂起,内核验证用户请求,尝试执行并把结果反馈给用户进程,接着用户进程重新启动。一般当前系统的系统调用作为一张表sys_call_table进行定义的,是由指向实现各种系统调用的内核函数的函数指针组成的表。具体参数参见Linux内核源代码arch/i386/kernel/entry.S文件中。

1.3钩子函数

钩子(HOOK)是Linux系统中非常重要的系统接口,用它可以截获并处理送给其他应用程序的消息,来完成普通应用程序难以实现的功能。钩子可以监视系统或进程中的各种事件消息,截获发往目标的消息并进行处理。这样就可以在系统中安装自定义的钩子,监视系统中特定事件的发生,完成特定的功能,比如截获键盘、鼠标的输入,屏幕取词,日志监视等等。可见,利用钩子可以实现许多特殊而有用的功能。

2键盘工作机理

CPU对外部设备的管理是通过中断程序进行的,键盘也是一种外部设备,因此,CPU对键盘的管理也是通过中断进行的。当你击打键盘的时候,键盘控制器会向CPU提出中断申请,CPU响应此中断进行处理,这就完成了一次很简单与