Linux для пользователя - Виктор Костромин

Еще одним компонентом стандарта UNICODE являются алгоритмы для взаимно-однозначного преобразования кодов UNICODE в последовательности байтов переменной длины. Необходимость таких алгоритмов обусловлена тем, что не все приложения умеют работать с UNICODE. Некоторые приложения понимают только 7-битовые ASCII-коды, другие приложения - 8-битовые (расширенные) ASCII-коды. Для представления символов, не поместившихся, соответственно, в 128 символьный или 256 символьный набор, такие приложения используют цепочки байтов переменной длины. Алгоритм UTF-7 служит для обратимого преобразования кодов UNICODE в цепочки 7-битовых ASCII-кодов, а UTF-8 - для обратимого преобразования кодов UNICODE в цепочки из расширенных 8-битовых ASCII-кодов. Подробнее об алгоритмах UTF-7 и UTF-8 и кодировках вообще вы можете прочитать в [П11.3 - П11.5].

Отметим, что и ASCII, и UNICODE, и другие стандарты кодировки символов не определяют изображения символов, а только состав набора символов и способ его представления в компьютере. Кроме того (что, может быть, не сразу очевидно) они еще задают порядок перечисления символов в наборе, который очень важен, так как он влияет самым существенным образом на алгоритмы сортировки. Именно таблицу соответствия символов из какого-то определенного набора (скажем, символов, применяемых для представления информации на английском языке, или на разных языках, как в случае с UNICODE) и обозначают термином таблица кодировки символов или charset. Каждая стандартная кодировка имеет имя, например, KOI8-R, ISO_8859-1, ASCII. К сожалению, стандарта на имена кодировок не существует.

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.

9.3.4. Изменение раскладки клавиатуры для текстового режима

В дистрибутиве Red Hat загрузка таблицы раскладки клавиатуры и системного фонта производится в файле /etc/rc.d/rc.sysinit. Но лезть в этот файл и корректировать его содержимое для изменения раскладки не требуется. Дело в том, что файлы с различными раскладками находятся в каталоге /lib/kbd/keymaps/i386/qwerty или /usr/lib/kbd/keymaps/i386/qwerty, а выбор конкретного файла раскладки задается файлом /etc/sysconfig/keyboard. Этот файл можно отредактировать вручную, а можно - с помощью программы kbdconfig.