Основы работы с устройствами ввода

В настоящее время компьютеры еще не научились читать наши мысли, а раз так, то для того, чтобы хоть как-то общаться с ними и «объяснять» им, что же мы от них хотим, нам приходится «разговаривать» с ними через механические интерфейсы. В понятие интерфейс входят клавиатура, джойстик и мышь. Для работы с этими устройствами мы будем придерживаться стандартной тактики - использовать BIOS, прерывания и ассемблер. Эта глава состоит из следующих частей:

§ Взаимодействие с пользователем в видеоиграх;

§ Джойстик и работа с ним;

§ Работа с клавиатурой;

§ Управление мышью.

Взаимодействие с пользователем в видеоиграх

Компьютерные игры не были бы так азартны, если бы мы не могли влиять на разворачивающиеся в них события. Основная идея видеоигры состоит в возможности, взаимодействия с «виртуальным миром» в реальном масштабе времени. Когда видеоигры только появились, они имели совершенно убогий интерфейс - многие из них управлялись только парой клавиш.

Но время шло и появлялись новые устройства ввода. Фирма Atari и некоторые другие начали выпускать игры, управляемые джойстиками и более хитрыми устройствами типа «пилотского штурвала». Сегодня для ПК создано множество устройств - плод кропотливых теоретических и практических инженерных разработок.

Как создатели видеоигр, мы должны уделять пристальное внимание работе с устройствами ввода. Люди, играющие в наши игры, должны иметь удобный и надежный интерфейс для изучения созданного нами мира. Если же взаимодействие с системой неудобно и сложно, не поможет ни красивая музыка, ни видеоэффекты — людей не привлечет игра, которой они не смогут управлять. Надо сказать, что сейчас очень удачное время для тех, кто собирается заняться видеоигорным бизнесом. Сегодня мы можем выделить среди пользователей ПК несколько больших групп. Например:

§ Большинство имеет компьютеры 386 и 486;

§ У большинства есть, как минимум, VGA-карты и многие располагают звуковыми картами;

§ Наконец, благодаря президенту Microsoft Билу Гейтсу и большой популярности оболочки Windows, практически у всех есть мыши.

Можно задать вопрос: «А имеет ли предполагаемый игрок джойстик?» Ответ будет менее определенным: «кто-то имеет, а кто-то — нет». Многие все же предпочитают клавиатуру. Неважно, какое из устройств используется, мы должны добиться, чтобы его применение было для игрока почти интуитивным. Не в нашей власти выбирать, какое из устройств должно поддерживаться игрой. Мы обязаны научиться работать с любым из них. В данном случае мы должны стать рабами тех, для кого пишем игры, хотя наша философия и привычки (в выборе устройств ввода) могут сильно отличаться от привычек наших игроков.

Теперь без лишних слов начнем с джойстика.

Джойстик

Одному богу известно, за что джойстик получил столь неуклюжее имя. Интерфейс джойстика с ПК тоже нельзя назвать продуманным, да и аппаратная часть весьма неудобна (правда, здесь не все могут согласиться со мной). Таким образом, по сравнению с другими компьютерами работа с джойстиком на ПК весьма не ортодоксальна и противоречива, но и не так сложна, как может показаться на первый взгляд. Как видно из рисунка 3.1, джойстик - это аналоговое устройство, которое изменяет значение сигнала на выходе в зависимости от положения рукоятки.

Наша задача состоит в преобразовании этого аналогового сигнала (его величины) в более приемлемый вид, а именно, в цифровое значение. Все мы, конечно, знаем про АЦП, и если бы ПК создавали сегодня, то он непременно стоял бы в каждой карте порта джойстика.

Но в конце 70-х, начале 80-х годов, когда ПК только разрабатывались, все АЦП были очень дороги. Тогда инженеры создали специальный АЦП только для контроллера джойстика. Для того времени это было просто гениальным решением, но сегодня заставляет ломать голову над программированием джойстика каждого программиста,

Как работает джойстик

Теперь поговорим более подробно о том, как работает джойстик:

§ Каждая ось джойстика имеет связанный с ней потенциометр. Когда рукоятка отклоняется по оси Х или Y, то сопротивление соответствующего потенциометра изменяется;

§ Потенциометр, используется вместе с конденсатором для создания цепи нагрузки;

§ Как мы знаем из курса элементарной электроники, если подать напряжение на цепь, состоящую из последовательно включенного сопротивления и конденсатора, то время зарядки конденсатора будет пропорционально величине сопротивления и напряжения;

§ Напряжение снимается с конденсатора и сравнивается с эталонным. Когда напряжение достигает порогового значения, система выставляет флаг;

§ Время, занимаемое этим процессом, пропорционально сопротивлению, которое в свою очередь зависит от позиции ручки джойстика. Таким образом, мы можем определить положение джойстика.

К сожалению, во всем этом есть одна проблема: мы измеряем время реакции системы, но в данном случае измерение означает счет. И чем быстрее ПК, тем быстрее он считает. Таким образом, более быстродействующие ПК, будут отличаться от медленных по получаемым результатам.

Именно поэтому прежде чем начать играть в игру нам приходится поиграть в калибровку джойстика. Программа должна запомнить параметры джойстика для данного ПК.

Кнопки джойстика

Кнопки джойстика - это обычные переключатели (кстати, вам крупно повезло, ведь это легко могли быть зарядные, ионообменные управляемые магнитным полем подушечки). Для того чтобы узнать состояние переключателя, нам надо прочитать значение из определенного порта.

Есть джойстики с множеством кнопок, например, Trustmaster. Несмотря ни на что, его работа ничем не отличается от других джойстиков, а состояние лишних кнопок можно прочитать через другие порты ввода/вывода. Эти порты обычно указываются производителем в соответствующей документации. Обычно, порт 201h — это то окно, через которое можно общаться с джойстиком. Как показано на рисунке 3.2, этот порт связан и с джойстиком А, и с джойстиком В.

Мы узнаем назначение битов 0-3 чуть позже — в разделе «Чтение позиции джойстика». Биты 4-7 предназначены для чтения кнопок джойстика. Когда одна из кнопок нажата, то соответствующий бит порта 201h изменяется. Есть только одна маленькая деталь: значения битов всегда инвертированы. Это значит, что если вы, например, жмете кнопку 1 на джойстике А, то бит 0 изменит значение с \ на 0. Но в общем, это не особенно принципиально.

Листинг 3.1 содержит программный код чтения кнопки.