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-=== Lesson 11 ===
-<code>
-\       Lesson 11 - Terminal Program Using Interrupts
-\       The Forth Course
-\       by Richard E. Haskell
-\          Dept. of Computer Science and Engineering
-\          Oakland University, Rochester, MI 48309
-comment:
-                                Lesson 11
-                    TERMINAL PROGRAM USING INTERRUPTS
-.1  8086/8088 INTERRUPTS               11-2
-.2  THE 8250 ACE CHIP                  11-3
-.3  A QUEUE DATA STRUCTURE             11-5
-.4  SENDING CHARACTERS TO THE SCREEN
-                      AND/OR TO DISK                     11-8
-.5  DOWNLOADING FILES                 11-10
-.6  MAIN TERMINAL PROGRAM             11-12
-.1  8086/8088 INTERRUPTS
-        In this lesson we will write a terminal program using interrupts
-        that we can use to communicate with other computers or to
-        download Forth code to Forth chips such as the 68HC11 single-chip
-        microcomputer that contains Max-Forth.
-        We will want to communicate at baud rates up to 9600 baud.  This
-        means that we will need to use interrupts to store incoming
-        characters without losing them while scrolling the screen.  We
-        will write an interrupt service routine that is called every time
-        a character is received in the serial port.  This interrupt service
-        routine will read the character and store it in a queue.  The main
-        terminal program will then alternate between checking the keyboard
-        for key pressings and checking the queue for received characters.
-        When a key is pressed the character will be transmitted out the
-        serial port.  When a character is in the queue (i.e. has been
-        received in the serial port) it will be displayed on the screen
-        and, optionally, stored on disk.
-        The segment and offset addresses of the interrupt service routine
-        must be stored in the interrupt vector table at the beginning of
-        segment zero in memory.  The DOS functions 25H (set interrupt
-        vector) and 35H (get interrupt vector) can be used for this purpose.
-        The following Forth words make this easy.
-comment;
-PREFIX  HEX
-\       Get interrupt vector
-CODE get.int.vector   ( int# -- seg offset )
-        POP AX
-        PUSH ES
-        PUSH BX                 \ AL = interrupt number
-        MOV AH, # 35            \ DOS service 35H
-        INT 21                  \ ES:BX = segment:offset
-        MOV DX, ES              \  of interrupt handler
-        MOV AX, BX
-        POP BX
-        POP ES
-PUSH
-        END-CODE
-\       Set interrupt vector
-CODE set.int.vector   ( segment offset int# -- )
-        POP AX                  \ AL = interrupt number
-        POP DX                  \ DX = offset addr
-        POP BX                  \ BX = segment addr
-        MOV AH, # 25            \ DOS service 25H
-        PUSH DS                 \ save DS
-        MOV DS, BX             \ DS:DX -> int handler
-        INT 21                  \ DOS INT 21H
-        POP  DS                 \ restore DS
-        NEXT
-        END-CODE
-\       Store interrupt vector of routine at addr
-: store.int.vector      ( addr int# -- )
-        ?CS: -ROT set.int.vector ;
-\       We will need words from Lessons 7, 8 and 10.  Therefore,
-\       we will FLOAD these files.
-DECIMAL
-fload lesson7
-fload lesson8
-fload lesson10
-comment:
-.2  THE 8250 ACE CHIP
-        Serial communication is handled by the 8250 Asynchronous
-        Communication Element (ACE) chip.  The interrupt line from
-        this chip goes to IRQ4 of the Priority Interrupt Controller (PIC)
-        chip for COM1 and to IRQ3 of the PIC for COM2.  OUT2 of the modem
-        control register of the 8250 must be set to enable the output
-        buffer of the 8250 IRQ line.
-comment;
-HEX
-     CONSTANT        COM1            \ base address for COM1
-     CONSTANT        COM2            \ base address for COM2
-C      CONSTANT        INT#1           \ interrupt number for COM1
-B      CONSTANT        INT#2           \ interrupt number for COM2
-EF      CONSTANT        ENABLE4         \ interrupt 4 enable mask
-      CONSTANT        DISABLE4        \ interrupt 4 disable mask
-F7      CONSTANT        ENABLE3         \ interrupt 3 enable mask
-      CONSTANT        DISABLE3        \ interrupt 3 disable mask
-\       Default COM1
-COM1    VALUE   COM                     \ current COM base address
-INT#1   VALUE   INT#                    \ interrupt # for current COM
-ENABLE4 VALUE   ENABLE                  \ enable mask for current COM
-DISABLE4 VALUE  DISABLE                 \ disable mask for current COM
-\       The following values are added to the base COM address to obtain
-\       the corresponding register addresses:
-F8      CONSTANT        txdata          \ transmit data reg (write only)
-F8      CONSTANT        recdat          \ receive data reg (read only)
-FC      CONSTANT        mcr             \ modem control reg
-F9      CONSTANT        ier             \ interrupt enable reg
-FD      CONSTANT        lsr             \ line status reg
-      CONSTANT        imask           \ mask reg in PIC
-      CONSTANT        eoi             \ end of int value
-      CONSTANT        ocw2            \ PIC ocw2
-VARIABLE        int.vec.addr            \ save int vector offset address
-VARIABLE        int.vec.seg             \ save int vector segment address
-DECIMAL
-\       We will use the BIOS INT 14H (20 decimal) initialize communications
-\       port routine (AH = 0) to set the baud rate.  This MUST be done
-\       before the modem control register bits are set to enable interrupts
-\       because the INT 14H call will undo them!
-\       The following table contains the control register masks
-\       for baud rates of 300, 1200, 2400, 4800 and 9600
-\       with no parity, 8 data bits and 1 stop bit.
-CREATE baud.table  67 , 131 , 163 , 195 , 227 ,
-\       Index   Baud rate
-\         0         300
-\         1        1200
-\         2        2400
-\         3        4800
-\         4        9600
-CODE INIT-COM   ( mask -- )
-                POP     AX
-                MOV     AH, # 0
-                MOV     DX, # 0
-                INT     20
-                NEXT
-                END-CODE
-\       Default 9600 baud
-\       Modify this word if you want to change the baud rate from the screen.
-: get.baud#     ( -- n )
-;
-: set.baud.rate     ( -- )
-                get.baud# 2*
-                baud.table + @
-                INIT-COM ;
-comment:
-.3  A QUEUE DATA STRUCTURE
-        A circular queue will be used to store the received characters
-        in an interrupt service routine
-        The following pointers are used to define the queue
-comment;
-VARIABLE front          \ pointer to front of queue (oldest data at front+1)
-VARIABLE rear           \ pointer to rear of queue (most recent data at rear)
-VARIABLE qmin           \ pointer to first byte in queue
-VARIABLE qmax           \ pointer to last byte in queue
-VARIABLE   qbuff.seg    \ segment of queue
-   CONSTANT qsize  \ size of queue in bytes
-\       Initialize queue
-: initq         ( -- )
-                qsize alloc.mem qbuff.seg !     \ allocate memory for queue
-front !                       \ front = 0
-rear !                        \ rear = 0
-qmin !                        \ qmin = 0
-                qsize 1- qmax ! ;               \ qmax = qsize - 1
-\       Check queue
-: checkq        ( -- n tf | ff )
-                front @ rear @ <>               \ if front = rear
-                IF                              \ then empty
-                   INLINE
-                      CLI                       \ disable interrupts
-                      NEXT
-                   END-INLINE
-front +!                   \ inc front
-                   front @ qmax @ >             \ if front > qmax
-                   IF
-                      qmin @ front !            \ then front = qmin
-                   THEN
-                   qbuff.seg @ front @ C@L      \ get byte
-                   TRUE                         \ set true flag
-                   INLINE
-                      STI                       \ enable interrupts
-                      NEXT
-                   END-INLINE
-                ELSE
-                   FALSE                        \ set false flag
-                THEN ;
-\       Store byte in AL in queue
-LABEL   qstore
-                PUSH    SI
-                PUSH    ES
-                MOV     SI, qbuff.seg
-                MOV     ES, SI                  \ ES = qbuff.seg
-                INC     rear WORD               \ inc rear
-                MOV     SI, rear                \ if rear > qmax
-                CMP     SI, qmax
-                JBE     2 $
-                MOV     SI, qmin                \ then rear = qmin
-                MOV     rear SI
-$:            CMP     SI, front               \ if front = rear
-                JNE     4 $                     \ then full
-                DEC     SI                      \    dec rear
-                CMP     SI, qmin                \    if rear < qmin
-                JAE     3 $                     \    then rear = qmax
-                MOV     SI, qmax
-                MOV     rear SI
-$:            POP     ES
-                POP     SI
-                RET
-$:            MOV     ES: 0 [SI], AL          \ else store at rear
-                POP     ES
-                POP     SI
-                RET
-                END-CODE
-\       Interrupt service routine
-\       This routine gets data from the receive serial port
-\       and stores it in the queue.
-LABEL INT.SRV    ( -- )
-                PUSH    AX
-                PUSH    DX
-                PUSH    DS
-                MOV     AX, CS
-                MOV     DS, AX                  \ DS = CS
-                MOV     DX, # COM               \ if data is ready
-                ADD     DX, # lsr
-                IN      AL, DX
-                TEST    AL, # 1
-                JE      1 $
-                MOV     DX, # COM
-                ADD     DX, # recdat
-                IN      AL, DX                  \ read it
-                CALL    qstore
-$:            MOV     AL, # eoi
-                MOV     DX, # ocw2
-                OUT     DX, AL                  \ clear eoi
-                POP     DS
-                POP     DX
-                POP     AX
-                IRET
-                END-CODE
-\       Set up interrupts
-: int.setup             ( -- )
-COM mcr + PC!                  \ modem cr out2 lo
-COM ier + PC!                   \ enable recv int
-                INT# get.int.vector               \ save old int vector
-                int.vec.addr !  int.vec.seg !
-                INT.SRV INT# store.int.vector ;   \ set new int vector
-\       Terminal initialization routine
-: init.term             ( -- )
-                initq                           \ initialize queue
-                int.setup                       \ set up interrupts
-                imask PC@
-                ENABLE AND                      \ enable irq4 (COM1 default)
-                imask PC! ;
-: disable.term          ( -- )
-                imask PC@
-                DISABLE OR                      \ disable irq4 (COM1 default)
-                imask PC!
-COM mcr + PC!                 \ 0 -> modem control reg
-                int.vec.seg @                   \ restore original
-                int.vec.addr @                  \  interrupt vector
-                INT# set.int.vector ;
-comment:
-.4  SENDING CHARACTERS TO THE SCREEN AND/OR TO DISK
-        Characters in the queue will be displayed on the screen and,
-        optionally, sent to a disk file.
-comment;
-FALSE   VALUE   ?>disk          \ flag to "send to disk"
-       VALUE   col.at          \ saved cursor position
-       VALUE   row.at
-VARIABLE t_handle               \ terminal file handle
-CREATE edit_buff  70 ALLOT      \ temporary edit buffer
-: $HCREATE      ( addr -- f )   \ create file for counted string at addr
-                SEQHANDLE HCLOSE DROP
-                SEQHANDLE $>HANDLE
-                SEQHANDLE HCREATE ;
-: file.open.error       ( -- )
-12 65 14 box&fill
-                ." Could not open file!!"
-                KEY DROP ;
-\       The following word will display a window on the screen in which
-\       to enter a filename, which will then be opened.  Data coming in
-\       the serial port will be sent to this file.  This word will be
-\       called by pressing function key F1.
-: select.nil.file       ( -- )
-4 60 7 box&fill
-                ." Enter a filename"
-                "  " ">$
-                edit_buff OVER C@ 1+ CMOVE
-6 edit_buff 30 lineeditor
-                IF
-                   edit_buff $HCREATE
-                   IF
-                      file.open.error
-                   ELSE
-                      SEQHANDLE >HNDLE @
-                      DUP handl ! t_handle !
-                      TRUE !> ?>disk
-                   THEN
-                THEN ;
-: >term         ( -- )
-                t_handle @ handl ! ;
-\       Pressing function key F1 will turn 'data capture' on
-: disk.on.nil       ( -- )
-                IBM-AT? !> row.at !> col.at
-                SAVESCR
-                select.nil.file
-                RESTSCR
-                col.at row.at AT ;
-\       Pressing function key F2 will turn 'data capture' off
-: disk.off      ( -- )
-                t_handle @ ?DUP
-                IF
-                   close.file
-t_handle !
-                THEN
-                FALSE !> ?>disk ;
-\       Transmit ascii code out serial port
-: XMT           ( ascii -- )
-                COM                     \ use base address in COM
-                BEGIN
-                   DUP lsr +            \ wait for bit 5 in line status
-                   PC@ 32 AND           \ register (TDRE) to be set
-                UNTIL
-                txdata + PC! ;          \ send data
-\       Pressing CTRL P will toggle the printer on and off
-: ?PRINT        ( -- )
-                PRINTING C@ NOT PRINTING C! ;
-\       Send character to the screen
-: do.emit       ( n -- )
-                DUP 13 =                \ if CR
-                IF
-                   DROP CR              \ do a carriage return
-                ELSE
-                   DUP 32 >=            \ ignore other control characters
-                   IF
-                      EMIT
-                   ELSE
-                      DROP
-                   THEN
-                THEN ;
-: ?EMIT         ( n -- )
-AND                         \ mask parity bit
-                DUP 13 =                        \ ignore control char
-                OVER 10 = OR                    \  other than CR and LF
-                OVER 32 >= OR
-                IF
-                   ?>disk                       \ if data capture on
-                   IF
-                      DUP >term send.byte       \    send to disk
-                   THEN
-                   do.emit                      \ send to screen
-                ELSE
-                   DROP
-                THEN ;
-comment:
-.5  DOWNLOADING FILES
-        The following words can be used to download a file containing
-        MaxForth code to the 68HC11.  MaxForth will load a line at a
-        time, compiling the words in the dictionary.  After loading a
-        line it will send a line-feed (ASCII 10) back to the PC.
-comment;
-VARIABLE        wait.count
-\       Transmit a string given its address and length
-: xmt.str       ( addr cnt -- )    \ XMT string + CR
-DO
-                   DUP I + C@
-                   XMT
-                LOOP
-                DROP
-XMT ;
-\       Wait for a particular character to be received
-: wait.for      ( ascii -- )
-wait.count !
-                BEGIN
-                   checkq                       \ char n tf | char ff
-                   IF                           \ char n    | char
-                      DUP ?EMIT                 \ char n
-                      OVER =                    \ char f
-wait.count !
-                   ELSE
-wait.count +! FALSE     \             char ff
-                   THEN
-                   wait.count @ 32000 =         \ char f f
-                   IF
-                      CONTROL G EMIT 2DROP      \ beep -- no response
-                      CR ." No response..."
-                      KEY DROP
-R> 2DROP                 \ exit wait.for
-R> 2DROP                 \ exit file.download
-                      EXIT                      \ exit DO-KEY
-                   THEN
-                UNTIL
-                DROP ;
-\       Download a file to the 68HC11
-: file.download         ( -- )
-                GETFILE
-                DARK
-                IF
-                   $HOPEN
-                   IF
-                      file.open.error
-                   ELSE
-                      ." File: " .SEQHANDLE CR
-                      BEGIN
-                         LINEREAD COUNT 2-              \ addr cnt
-                         OVER C@ 26 = NOT               \ while not EOF
-                      WHILE
-                         xmt.str                        \ send line
-wait.for                    \ wait for LF
-                      REPEAT
-                      CLOSE
-                   THEN
-                ELSE
-R> 2DROP
-                   EXIT                                 \ exit DO-KEY
-                THEN ;
-comment:
-.6  MAIN TERMINAL PROGRAM
-        Pressing the ESC key will exit the terminal word HOST
-comment;
-: ESC.HOST      ( -- )
-                disable.term                    \ disable all interrupts
-                disk.off                        \ close file if necessary
-                qbuff.seg @ release.mem         \ release queue buffer
-                DARK
-                ABORT ;
-\       This is the jump table for all key pressings
-EXEC.TABLE DO-KEY
-        CONTROL P | ?PRINT     ( PRINTER ON/OFF )
-  | ESC.HOST        ( ESCAPE KEY )
-| disk.on.nil     ( F1 )     188 | disk.off     ( F2 )
-| file.download   ( F3 )     190 | UNUSED       ( F4 )
-| UNUSED          ( F5 )     192 | UNUSED       ( F6 )
-| UNUSED          ( F7 )     194 | UNUSED       ( F8 )
-| UNUSED          ( F9 )     196 | UNUSED       ( F10 )
-| UNUSED      ( HOME )   200 | UNUSED       ( UP )
-| UNUSED      ( PUP )    203 | UNUSED       ( LEFT )
-| UNUSED      ( RIGHT )  207 | UNUSED       ( END )
-| UNUSED      ( DOWN )   209 | UNUSED       ( PGDN )
-| UNUSED      ( INS  )   211 | UNUSED       ( DEL  )
-           DEFAULT|  XMT
-: T-LINK        ( -- )
-                set.baud.rate
-                CURSOR-ON
-                FALSE !> ?>disk
-                DARK
-                ." 4thterm is on-line..." CR CR
-                init.term ;
-\       To run the terminal program, type HOST
-: HOST          T-LINK
-                BEGIN
-                   KEY?
-                   IF
-                      KEY DO-KEY
-                   THEN
-                   checkq
-                   IF
-                      ?EMIT
-                   THEN
-                AGAIN ;
-</code>