BIOS开发笔记 20 – 按下一个按键发生了什么？

 EC 端 

键盘的矩阵信号是连接到 EC 端的，所有的按键都由 EC 进行检测处理。当一个按键按下时，EC 扫描到信号线有变化，便进行查表生成一个对应的按键扫描码，转换处理后写入缓冲区中。键盘数据准备好了，最后一步便是通知 Host 来读取了。

这里又是如何通知 Host 的呢？在 LPC 接口时代，是有一根物理中断信号的，EC 直接操作中断信号来通知 Host 端。而在现代的 eSPI 接口，已经没有了物理中断信号，使用的是虚拟线（Virture Wire）, EC 标记中断为 IRQ1，通过寄存器，触发硬件通过 eSPI 接口向 Host 发送一个 Viture Wire Package 消息包，这样Host 端便能收到通知了。

CPU 端 

CPU 封装内的 PCH 接收到 eSPI 总线传来的虚拟线消息，其内部的 eSPI Host 控制器将其解码，并还原为内部硬件的中断请求。

PCH 将这个请求传递给内部集成的 IOAPIC（高级可编程中断控制器）。IOAPIC 负责收集所有外部设备的中断。IOAPIC 根据其重定向表（Redirection Table）确认 IRQ1 的信息：

• 查表定位：IRQ1 对应 RTE 的 Index 12h (低 32 位) 和 13h (高 32 位)。
• 门禁审核 (Mask Check)： IOAPIC 检查 12h 的 Bit 16 (Mask位)。如果为 1（被屏蔽），这次按键信号就直接被扔进垃圾桶。如果为 0，则准许放行。
• 打包快递 (Packet Generation)： IOAPIC 根据 RTE 的配置，把这个简单的电平信号打包成一个复杂的数据包（Message）：
  
  
• 收件人是谁？ 查 13h 的高 8 位 (Destination Field)，比如发给 CPU Core 0。
  这是什么级别的件？ 查 12h 的 Bits 10:8 (Delivery Mode)，键盘通常是 Fixed（固定普通中断）。
  车牌号是多少？ 查 12h 的 Bits 7:0 (Vector，中断向量)，比如 OS 给键盘分配的是向量 0x93。

IOAPIC 会把刚才打包好的“快递”，变成一次特殊的内存写操作 (Memory Write)，传递给 CPU。

每个 CPU 核心内部，都住着一个 Local APIC（本地 APIC）。它是接收 IOAPIC 快递的门卫。

签收快递 (IRR 挂号)： CPU Core 0 的 Local APIC 收到消息，看到向量号是 0x93，它会在自己的 IRR（中断请求寄存器） 的第 0x93 位画个勾，表示“有这个中断在排队了”。

打断 CPU (Interrupt CPU)： Local APIC 检查当前 CPU 是否允许被打断（比如 EFLAGS 寄存器的 IF 位是否为 1，以及当前有没有正在处理更高优先级的中断）。如果条件允许，Local APIC 强行暂停 CPU 当前正在执行的指令。

查字典 (IDT 路由)： CPU 被打断后，找 Local APIC 要到了向量号 0x93。CPU 拿着这个号码，去查操作系统在内存里建好的 IDT (中断描述符表)，找到了第 0x93 项登记的函数地址。

驱动执行 (ISR)： CPU 跳转到那个函数地址，这就是 Windows 的 i8042prt.sys 驱动的中断服务例程 (ISR)。

取货与清账 (EOI)：

驱动程序从60h端口执行读指令，把第一阶段放在缓冲区里的 Make Code 拿走，准备翻译成字母交给上层应用。

驱动程序通过写 Local APIC 的特定寄存器，发送一个 EOI (End of Interrupt) 信号，告诉硬件：“这单我处理完了，可以接下一单了。”