TW455806B - Method for supporting USB input devices through BIOS - Google Patents

Description

Λ5 580 6 … i. n __案號88121121月 日 修正_ 五、發明說明（1) 【發明的應用範圍】 本發明係有關一種透過BIOS支援USB輸入裝置之方 法’特別是應用在沒有鍵盤控制器（KB C)的個人電腦架構 之下，而當作業系統不支援U S B鍵盤及滑鼠驅動程式時， 本發明仍可透過BIOS支援現有的USB鍵盤及滑鼠輸入裝 置。 【發明背景】 一般而言，電腦在開機的時候，必須要做一些啟動時 的管理程序，即所謂的基本輸入輸出系統（B a s i c I η p u t 0 u t p u t S y s t e m， B I 0 S )，例如電腦啟動時的自我測試程 式（Power-on Self-test，POST)、以及磁碟機、鍵盤、 螢幕等低階硬體設定，並提供一些常駐服務程式 (Service routine )供電腦中的韌體要控制硬體時使 用。現今之基本輸入輸出系統可儲存於電壓消除式可程式 唯讀記憶體（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory， EEPR0M)或可消除式可程式唯讀記憶 體(Erasable Programmable Read Only Memory, EPROM )中，以提供使用者可適時地更新内部資料。 目前一般的個人電腦架構中鍵盤控制器是位於一個超 級輸入/輸出晶片（Super I/O chipset)中，而BIOS在支 援U S B鍵盤及滑鼠輸入裝置時，必須藉由超級輸入/輸出晶 片上之鍵盤控制器（Keyboard Controller, KBC)，其上 有一位址60h的輸入/輸出埠（I/O port)，當60h輸入資料 時將產生硬體中斷要求IRQ1或IRQ12，才可呼叫到IRQ1或 1 RQ 1 2的服務程式。但是，當為了提昇個人電腦整體效能

4 5 5 80 6 案號 88121121 % 月 a 修正 五、發明說明（2) 及降低價格的考量下所提出之Free PC，將只有約8MHz的 屬於 ISA(Industrial Standard Architect)架構的超級輸 入/輸出晶片拿掉，取而代之的鍵盤及滑鼠控制器是33MHz PCI(Peripheral Component Interface)架構的USB 控制 器。因此，除了可降低價格之外，且效率可由8 M Hz提昇至 33MHz，效率提再了四倍。此時，必須以USB鍵盤及滑鼠取 代傳統的個人電腦第二代系統（PS/2 )鍵盤及滑鼠，由於 沒有鍵盤控制器可藉由輸入60h位址資料而發出I.RQ1及 IRQ12的硬體中斷要求，所以目前的支援USB鍵盤及滑鼠輸 入裝置的BIOS將無法再支援USB鍵盤及滑鼠。 此外，若是於BIOS中，直接以USB鍵盤及滑鼠服務程 式支援USB鍵盤及滑鼠，所需要修改BIOS部份很多，可能 導致B I 0 S中有潛在的問題且此作法無法支援所有的作業系 統，例如W i η d 〇 w s N T 4. 0作業系統。因此，必須解決的問 題為：在電腦少了超級輸入/輸出晶片（也就是鍵盤控制 器）之後，BIOS如何支援USB鍵盤及滑鼠輸入裝置。 【發明之目的及概述】 本發明主要的目的即是要提供一種當主機板沒有鍵盤 控制器的系統中仍可以透過BIOS支援USB輸入裝置之方 法，特別是應用在缺乏支援U S B鍵盤及滑鼠輸入裝置驅動 程式的作業系統之下，仍可使用現有的U S B鍵盤及滑鼠輸 入裝置，達到作業系統可向下相容之目的，且可支援目前 市面上一般的晶月組，而僅只需修改少部份韌體即可達 成。 根據本發明所揭露的透過BIOS支援USB輸入裝置之方

A5 5 80 6 题人" ___案號88121121_年月 曰 欲$ 五、發明說明（3) 法，係應用於主機板中沒有鍵盤控制器，仍可透過β〗〇s使 用USB鍵盤及滑鼠輸入裝置，其步驟包括： 在POST初始化USB控制器時設定USB的中斷為系統管理 中斷（SMI) ’並且位址6 0h及64h的輸出/輸入也&產 生系統管理中斷訊號； 當使用者按下USB鍵盤或移動USB滑鼠時，產生系統管 理中斷訊號而進入系統管理記憶體（s y s t e m 、' Management Memory)中的USB月艮務程式； 抓取USB鍵盤或滑鼠輸入裝置之輸入資料，且判斷輸 入資料類別； 依據輸入資料類別將輸入資料轉換成一般傳統鍵盤或 滑鼠資料格式’使I R Q 1及I R Q 1 2的服務程式或驅動 程式可正確辨別的傳統袼式資料； 藉由南橋上之通用型輸出接腳接到一南橋的8259可程 式化中斷控制器（Programmable Interrupt Controller)晶片上，以產生相對應之11^1或11^12 硬體中斷要求； 當鍵盤或滑鼠的服務程式或驅動程式透過位址6 0 h抓 取傳統鍵盤或滑鼠資料時又產生系統管理中斷訊號 而進入系統管理記憶體中的U S B服務程式； 首先釋放通用型輸出接腳之使用權以釋放IRQ1或 I RQ 1 2 ;然後將之前轉換的傳統格式資料放入位於 系統管理記憶體中，中央處理器（C P U )狀態儲存區 (State Saved Area)的累加暫存器（al)位址内； 以及

45580 6 u _案號88121121 必9.Π.卑-j-、月 日 修正_ 五、發明說明（4)

判斷是否尚有其他資料，若有，則跳至藉由通用型輸 出接腳產生相對應硬體中斷要求之步驟，若無，則 結束D 而在硬體上，利用南橋SB之兩根通用型輸出接腳，分 別連接至位於南橋本身上的一 8 2 5 9可程式化中斷控制器晶 片，再配合更改少部份B I 0 S内部ϋ S B服務程式，以分別模 擬產生硬體中斷要求I RQ 1及I RQ 1 2，藉此，即可在不影響 作業系統運作的情況下，將USB鍵盤或滑鼠的資料.轉換為 傳統鍵盤或滑鼠的資料，正確的提供給鍵盤或滑鼠的服務 程式或驅動程式。 如此，只需修改少部份韌體，而不需增加任何硬體上 的成本，即可在沒有鍵盤控制器下繼續支援鍵盤及滑鼠的 使用，特別是不支援U S B鍵盤及滑鼠輸入裝置驅動程式的 作業系統下。 有關本發明之詳細内容及技術，茲就配合圖式說明如 下： 【圖式簡單說明】 第1圖，係為本發明之硬體線路圖；以及 第2圖，係為本發明所揭露的透過B I 0 S支援U S B鍵盤及滑 鼠輸入裝置方法之流程圖。 【發明之詳細說明】 首先，在通用串列匯流排控制器初始化（U S B controller initialization ) a 夺，JL 尚未進行鍵盤 (Keyboard )與滑鼠（Μ o u s e )測試之前，先將存取位址 60h與64h、以及藉由USB硬體中斷可產生系統管理中斷

4 5 5 B 0 ^ .ϋ:、| ii __案號 88121121_年月日_修正_ 五、發明說明（5) C S Μ I, System Management Interrupt )訊號的功能i句先 打開。 接者’請參閱「第1圖」所示，係為本發明之硬體線 路圖。為達成在沒有鍵盤控制器（KBC， Keyboard Controller)下’仍可支援USB鍵盤及滑鼠使用之目的， 本發明在硬體上利用南橋10 (SB， South Bridge)之兩根 通用型輸出接腳（General Purpose Output Pin) A 12與 B 13 ’分別接至位於南橋IQ本身上的一片8259可程式化令 斷控制器晶片 11 (PIC， Programmable Interface Controller)上’依情況分別產生中斷要求irqi及 IRQ12，但預設值是不產生任何之中斷要求（irq)。 在一般目前所廣為使用的計算機系統（圖中未示）， CPU係透過CPU匯流排與北橋NB (North bridge，為一晶片 組）相連接；而北橋除了與記憶體（可以是SDRAM、

E D 0 R A Μ等記憶體）相接之外，更透過A G P匯流排與A G P V G A 卡相連。此外，北橋則經由P C I匯流排與南橋相接，用以 傳遞資料與訊息；而南橋除了與硬碟（HDD )、光碟機 (CD ROM 或 DVD ROM)、通用 _列匯流排（Universal Serial Bus，USB)、輸入裝置晶片組相接，用以存取或 輸入資料之外，更分別透過X D 匯流排與I S A匯流排，以分 別與基本輸入輸出系統及聲頻裝置（Aud i 〇，例如音效卡 )相接。 當B I 0 S下指令給位址6 0 h及6 4 h去測試鍵盤及鍵盤控制 器時’若在前述之Free PC上由於沒有鍵盤控制器，所以 測試鍵盤時會發生錯誤，而本發明由於任何對於位址6 〇 h

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4 5 5 80 B 一年 _案號 88121121 五、發明說明（6) 及64h的輸入/輸出動作，將產生一系統管理中斷訊號進入 系統管理記憶體中而被B I 0 S U S B服務程式所捕捉到，進而 模擬鍵盤控制器的動作，如此，系統就不會因為找不到鍵 盤控制器而產生錯誤訊息。 又如「第2圖」所示，係為根據本發明所揭露的透過 B I 0 S支援U S B鍵盤及滑鼠輸入裝置方法之流程，係應用於 沒有鍵盤控制器之狀況下，由B I 〇S支援USB鍵盤及滑鼠輸 入裝置之使用。當使用者按下USB鍵盤或移動USB滑氣時 (步驟200〜201)，先產生系統管理中斷訊號而進入系統 管理記憶體中，其步驟還包括： (1)藉由 USB 服務程式（USB Service Routine)由記 憶體中抓取USB鍵盤或滑鼠輸入裝置之輸入資料，且判斷 輸入資料類別（步驟2 0 2 ); (2 )藉由U S B服務程式依據輸入資料類別將輸入資料轉 換成一般傳統格式資料，使I RQ 1或I RQ 1 2中斷服務程式及 作業系統鍵盤或滑鼠驅動程式可正確讀取的傳統格式資料 (步驟2 0 3 )； (3) 藉由南橋上之通用型輸出接腳GPO pin A或GP0 p i η B接到一位於南橋本身的8 2 5 9可程式化中斷控制器晶 片上，以產生相對應之硬體中斷要求IRQ1或IRQ12，而進 入I RQ 1或I RQ 1 2服務程式或驅動程式（步驟2 0 4 ); (4) 藉由輸入裝置之中斷服務程式輪入位址60h資料取 得傳統格式資料的動作而產生系統管理中斷訊號又進入系 統管理記憶體中（步驟2 〇 5 )； (5) USB服務程式產生以下兩個動作：丨.釋放

第9頁 ii ii 年 m 案號 8812Π21 五、發明說明（7) (De-assert )通用型輸出接腳GPO pin a或GP〇 . 使用權以釋放IRQ1或IRQ12 ;以及2·將傳統格 ” in al，60h”之程式碼所產生的系統管理中轳=猎由 服務程式，將之前轉換的資料放入一位於 \二進入USB 中，中央處理器狀態儲存區的累加暫器” 官理記憶體 位址內’則當系統管理中斷蛀 （hglster ) 判斷位址6〇h内之資料是否J2 ΐ 制器之狀態以 理中斷訊號進入時以也將產生系統管 並將資料放入一位於争續W矣擬位址6〇h被取走的狀態， 儲存區的累加暫存器aVK理記+憶體中，，央處理器狀Ϊ 鲚營理中斷埕彳社古 （R e S 1 s t e r )位址内，因此，當系

務程式可以二：確的J 裝置中斷服務程式時，J 因為沒有鍵盤控制器而；= ;資料，如此就不會 * - ? I判田斷二否尚有其他資料（步驟2 0 7 )，若有，則跳 (:驟二）^'輸二接腳產生相對應硬體中斷要求之步驟 (乂 ％2 04 )，右無，則結束（步驟2 0 8 )。 :”USB鍵盤及滑氣輪入裝置時，鍵盤或滑鼠會傳送一

J 輸入貢料訊號，在資料傳送結束時，會產生一中斷要求而 進入系統管理記憶體（SMM， System Management Mem〇ry 、)中的USB。服務程式，USB服務程式由記憶體中抓取此筆資 料後’判斷其來源是為鍵盤碼（Keyb〇ard C〇de )或是滑 鼠碼（Mouse Code )’再將其轉換成傳統格式的鍵盤碼或 滑鼠碼，當動作結束前，依其資料來源’便對通用塑輸出

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案號88121121 年 修正_ 五、發明說明（8) 接腳A或B下達指令’以產生相對應之irqi或IRQ12啤叫鍵 盤或滑鼠服務程式或作業系統之驅動程式。 此時，鍵盤或滑鼠服務程式或作業系統之驅動程式對 位址6 0 h或6 4 h輸入資料時，會產生系統管理中斷訊號進入 系統管理記憶體中’而使B I 〇S取得控制權。因此，將轉換 後之傳統格式資料放入位於系統管理記憶體中，中央處理 器狀態儲存區的a 1累加暫存器位址内，當系統管理中斷模 式結束時’就可以讓鍵盤或滑鼠之服務程式得到正確的資 料，以完成模擬產生IRQ1或IRQ12硬體中斷要求之動作， 同時，釋放通用型輸出接腳A或B之使用權，以免產生無法 繼續下一個動作之情形。 在上述流程中，在B I 0 S内部僅需修改兩個部份：（1 ) 配合硬體上之設計，藉由通用型輸出接腳A或B產生相對應 之硬體中斷要求IRQ1或IRQ12 ;以及（2)藉由通用型輸出接 腳A或B的高/低（0/1)值以釋放及產生通用型輸出接腳a 或B之使用權。 藉著上述方法，即可將USB鍵盤及滑鼠的資料在没有 做大部份B I 0 S修改及特別硬體支援下，適用於沒有鍵盤控 制器的個人電腦架構中。 【發明之效果】 根據本發明所揭露的透過BIOS支援USB鍵盤及滑鼠輸 入裝置與在沒有鍵盤控制器裝置之方法，其效果為： 1 .完全支援USB鍵盤及滑鼠輸入裝置於任何的作業系統 中，如D 0 S或W i n d 〇 w s 3 . 1作業系統，達到作業系統可 向下相容之目的；

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4 5 5 80 6 _案號 88121121_年月日__ 五、發明說明（9) 2 _可支援目前市面上一般的晶片組，且只需修改韌體 (Firmware )即可達到目的，不需增加任何硬體 (H/W， Hardware)上的成本，並且使用者不會感覺 到任何的變化；以及 3 ·在減少了超級輸入/輸出晶片後，系統執行效率可提 高為一般電腦系統執行速率的四倍，故若能增加支援 舊有作業系統下之操作，將可有更廣的適用性。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖示符號說明】 10 南橋 1 1 8 2 5 9可程式化中斷控制器晶片

1' 2 通用型輸出接腳A

13 通用型輸出接腳B

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Claims (2)

1. λ5 580 6 ___塞號 88121121__年 / 月"马-—^--- 六、申請專利範圍 1 · 一種透過BIOS支援USB輸入裝置之方法’係應用於主 機板無鍵盤控制器（KBC)，而BIOS仍可支援USB輸入 裝置’其步驟包括： 使用者使用該U S B輸入裝置時產生一系統管理中斷訊 號（S Μ I )，而進入一系統管理記憶體（s Μ Μ )中； USB服務程式抓取該USB輸入裝置之輸入資料，且判 斷該輸入資料類別； 依據該輪入資料類別將該輸入資料轉換成一般傳統格 式資料，使中斷服務程式或作業系統驅動程式可正 確讀取該傳統格式資料； 藉由南橋（SB )上之一通用型輸出接腳接到該南橋上 的8 2 5 9可程式化中斷控制器晶片上’以產生相對應 之硬體中斷要求（I RQ )，當離開系統管理中斷模 式則進入該中斷服務程式； 該中斷服務程式透過位址6 〇 h抓取該資料時，產生該 系統管理中斷訊號而進入該系統管理記憶體中； 該USB服務程式先釋放該通用型輸出接腳之使用權以 释放該硬體中斷要求，再將轉換後的該傳統格式資 料放入仅於該系統管理記憶體中，中央處理哭能 儲f區的累加暫存器（a 1 )位址内；以及 W 判ί ΐ Z尚有其他資料’若有，則跳至產生相對應硬 肢:崎要求之該步驟，若無，則結束。 2 . ^申=專利範圍第χ項所述透過M〇s支援USB 置之方法，其中該USB輪入裝置係指USB鍵盤翰入裝 (Keyb〇ard ) 0

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2. 89. I It ^ Q 索號 88121121_ 牟 ----^- 六、申請專利範圍 3 .如申請專利範園第2項所述透過支援USB輸入裝 置之方法，其中對應該USB鍵盤所產生之該硬體中斷 要求為IRQ1。 4 ·如申請專利範圍第1項所述透過BIOS支援USB輸入裝 置之方法，且中該USB輸入裝置係指滑鼠（Mouse )。 ’、 5 *如申請專利範圍第&項所述透過BIOS支援USB輸入裝 置之方法，其中對應該USB滑鼠所產生之該硬體中，斷 0 要求為I RQ 1 2。 如申請專利範圍第1項所述透過B I 0 S支援U S B輸入裝 、置之方法，其中，該中斷服務程式取得該傳統格式S ，敌入該暫存器内之步驟，係藉由"i n a 1，6 0 h 之程 7 .式碼達成。 $申請專利範圍第6項所述透過BIOS支援USB輸入裝 ^方法，其中在該步驟之後還包括該中斷服務程式 知該鍵盤控制器狀態之步驟，係藉由"i n a 1，6 4 h11 之·程式碼達成。 …