75-76-77 - Shell任务的实现

---- 整理自狄泰软件唐佐林老师课程

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1. 问题

• 驱动键盘之后能做什么？

2. Shell任务简介

• Shell的 本质是一个 任务（执行于用户态）
• 简单的命令行用户界面
  • 提供用户与系统交互的接口
• 命令解释器，解释用户输入的命令
  • 根据用户命令启动相应的系统功能

2.1 实现Shell任务的关键

• 获取键盘输入的字符

2.2 思考

• 当Shell请求用户输入时，用户是否正在输入字符？
  不一定正在输入字符 ==> shell任务等待 ==> 可执行态切换为等待状态
• 当多个任务请求用户输入时，哪个任务应该获得输入的字符？

2.3 解决方案设计

• 定义内核中 事件 的概念
• 当任务请求输入时（调用ReadKey()时）产生事件
  • 事件产生：任务进入等待状态
  • 事件销毁：任务进入可执行状态
• Task模块根据 事件描述 执行具体的调度动作
  • 如：操作哪一个等待队列

2.4 事件机制的设计

• 事件定义：触发任务在 可执行态 和 等待状态 之间切换的因素
  

• type：描述事件类型（为什么发生状态切换？）

  • 比如：
    • 命名KeyEvent，获取用户输入，用户并没有真的输入时进入等待的场景
    • 命名MutexEvent，由于获取互斥锁不成功而进入等待状态的场景
    • 命名TaskEvent，触发任务进入等待状态的事件

• id：事件标识信息（调度的关键）

• param1：事件参数（可选）

• param2：事件参数（可选）

• 事件 - 来统一任务需要等待的情况
  • 事件产生：进入等待
  • 再次进入可执行态：事件销毁

3. 模块重构

• Task模块
  EventSchedule(action, event)：根据事件执行调度
  WaitTask(name)：通过事件让任务进入等待状态
• Mutex模块
  为每个互斥锁增加一个等待队列
  无法获取锁的任务进入该锁的等待队列

3.1 Task模块重构

• 不同事件不同处理
  

3.2 Mutex模块重构

3.3 编程实验：模块重构

【参看链接】：75-76-77 - Shell任务的实现 / 75

3.4 思考

• Shell任务如何实现？系统调用uint ReadKey()如何实现？

4. Shell实现流程

用户界面 - 交互 - 输入命令

4.1 关键问题

• 当Shell请求用户输入时，用户是否正在输入字符？
  • 大概率此时用户并没有正在输入 ==> 等待
• 当多个任务请求用户输入时，哪个任务应该获得输入的字符？
  • 每个任务都应该获得输入

4.2 解决方案

4.3 解决方案实现

4.4 编程实验：Shell任务的实现（主要是输入部分）

【参看链接】：75-76-77 - Shell任务的实现 / 76

4.5 思考

• 如何实现Shell任务的用户接口功能？ – 交互

5. Shell任务界面设计

5.1 Shell任务的完善

• 支持 删除键（Backspace）和 回车键（Enter）
  • Backspace：修改已输入命令中的字符
  • Enter：确认命令输入完毕
• 命令类型
  • 启动型命令 - 启动任务
  • 应用级命令 - 由shell实现，如clean
  • 内核级命令 - shell依赖系统调用

5.2 缓存用户输入

• 思考：用户输入存储在哪？
  • 定义全局字符缓冲区 gKBuf
  • 存储用户输入的字符
  • 定义全局变量 gKIndex
  • 记录新字符在缓冲区中的位置

5.3 删除键（Backspace）的支持

1. 从后向前删除命令行字符
2. 删除字符后光标回退到上一个位置
3. 获取PROMPT（即下图中的“D.T.OS >> ”打印）的长度
   
4. 获取当前光标横坐标
   • 当光标横坐标大于PROMPT长度时：
     • 将光标前一个位置输出空格
     • 将光标移动到前一个位置

5.4 回车键（Enter）的支持

1. 在字符缓冲区gKBuf中添加 0结束符
2. 执行命令对应的功能
   

5.5 编程实验：Backspace & Enter

【参看链接】：75-76-77 - Shell任务的实现 / 77 / 00BackspaceAndEnter

5.6 命令映射设计

命令字符串 到 功能（入口函数） 之间的映射

• 将命令和命令入口进行映射（命令注册）
  1. 用户输入命令后，查找命令入口并执行
  2. 无法找到命令入口时，执行无效命令入口

5.6.1 命令注册

5.6.2 未知命令入口函数

5.7 编程实验：Shell任务的完善

【参看链接】：75-76-77 - Shell任务的实现 / 77 / 01命令映射

5.8 思考

• 内核级命令如何实现？