Trochę teorii ...

Obsługa klawiatur w systemach linux odbywa się kilkupoziomowo.

scancode → keycode

W pierwszej kolejności jądro otrzymuje od urządzenia numer naciśniętego klawisza w postaci scancode. Scancode danego klawisza można poznać przy pomocy showkey -s (aby mieć pewność że jest to prawdziwa, surowa wartość jądro powinno być uruchomione z opcją atkbd.softraw=0). Scancode:

• może być jedno lub wielo bajtowy (np. główny "Enter" ma 0x1c a jego odpowiednik z klawiatury numerycznej ma 0xe0 0x1c)
• inna jego wartość związana jest z wciśnięciem przycisku a inna z jego puszczeniem (np. dla głównego "Enter" będzie to odpowiednio 0x1c i 0x9c)
• z wieloma klawiszami związane jest automatyczne generowanie powtórzeń kodu wciśnięcia, jednak nie musi do dotyczyć wszystkich klawiszy (np. multimdialnych), jego częstotliwość może być zmieniona przy pomocy polecenia kbdrate (jest to ustawienie związane z samym urządzeniem, realizowane przez odpowiednie ioctl).

Następnie scancode jest mapowany przez jądro na keycode. Używane do tego są tablice mapowań które mogą być odczytywane i zmieniane poleceniami getkeycodes, setkeycodes. Keycode danego klawisza można poznać przy pomocy showkey -k.

Z wartościami Keycode skojarzone są ich nazwy postaci KEY_XXXX – pełne mapowanie pomiędzy wartościami numerycznymi a tymi nazwami znaleźć można w pliku /usr/include/linux/input-event-codes.h. Warto zauważyć że nazwy typu KEY_Y są prawdziwe dla układu klawiatury QWERTY (keycode 21 zawsze ma nazwę KEY_Y, ale na układach QWERZ wprowadza litę z).

keycode → znak

Kolejnym etapem jest mapowanie keycode (wraz z obecnymi przy nim modyfikatorami) na znak (lub ciąg znaków, bądź modyfikator), który ma być wprowadzany przy jego pomocy. To na tym etapie ustalane jest że np. keycode == 2 będzie normalnie wprowadzał znak 1, a z modyfikatorem shift będzie wprowadzał znak !. To również na tym etapie ustalane jest że np. keycode == 42 będzie oznaczał modyfikator shift.

Warto wspomnieć, iż klawiszom nie mapowanym na znak drukowany lub sterujący ASCII (np. strzałki, F1, F12) przypisywany jest ciąg znaków rozpoczynający się od bajtu 0x1B (escape, zapisywany wizualnie niekiedy jako ^[). Na przykład strzałka w górę zostanie zamieniona na sekwencję 3 bajtów: 0x1B 0x5B 0x41, czyli ^[[A. Niektóre z programów nie rozumieją sekwencji związanych z niektórymi klawiszami (np. strzałkami) i wypisują je na ekran w postaci np. ^[[A. Sekwencję taka można także wprowadzić naciskając jako Ctrl+[, [, A i zostanie ona zrozumiana przez wiele programów jako strzałka w górę (wyjątkiem mogą być programy obsługujące terminal w bardziej zaawansowany sposób np. poprzez ncurses).

Na tym etapie rozchodzi się także konfiguracja klawiatury na potrzeby konsoli tekstowej i X serwera. Warto tu zauważyć, że X serwer operuje na wartościach keycode zwiększonych o 8, a konsola tekstowa bezpośrednio na wartościach keycode. Wartość keycode X serwera związaną z danym klawiszem (oraz informacje o jego dalszym mapowaniu) można odczytać przy użyciu polecenia xev.

Konfiguracja

W większości przypadków nie jest potrzebna jakakolwiek ręczna konfiguracja klawiatury na poziomie mapowania scancode na keycode (czy też wcześniejszym samego generowania scancode przez urządzenie). Wyjątkiem mogą być nietypowe klawiatury (np. niektóre klawiatury multimedialne, czy też przyciski specjalne w laptopach).

Natomiast potrzeba konfiguracji mapowań keycode na konkretne znaki jest częsta – konieczna (w takiej czy innej formie) zawsze gdy chcemy używać z innego układu klawiatury niż us.

konsola tekstowa

Mapy klawiatur dla konsoli tekstowej operują na wartościach keycode i konfigurowane / odczytywane są przy pomocy poleceń loadkeys / dumpkeys.

Źródłem danych dla loadkeys moga być mapy z pakietu console-data lub przetwarzane przy pomocy ckbcomp mapy z pakietu xkb-data. Bezpośrednie ładowanie przez loadkeys map z pakietu console-data ma problem z kodowaniem – mapa jest ładowana w kodowaniu latin1 pomimo że powinna być w kodowaniu latin2. Pakiet console-setup domyślnie używa map konwertowanych z xkb, co rozwiązuje ten problem i pozwala łatwiej uzyskać spójną (taką samą) konfigurację klawiatury w konsoli tekstowej jak i w X serwerze.

Konfiguracja klawiatury używana przez pakiet console-setup znajduje się w pliku /etc/default/keyboard, który może mieć postać np.:

XKBLAYOUT="pl"
XKBOPTIONS="kpdl:dot"

Powoduje to ustawienie układu "polski programisty" z kropką na klawiaturze numerycznej. Więcej zmiennych które można ustawić w tym pliku oraz informacji na jego tema można znaleźć w man 5 keyboard.

Zmiany w /etc/default/keyboard będą widoczne na konsolach tekstowych po wykonaniu polecenia: systemctl restart keyboard-setup.

Włączenie trybu NumLock w konsoli tekstowej możliwe jest przy pomocy polecenia: setleds -D +num. Dodanie go do skryptów startowych powoduje automatyczne włączanie NumLock'a po uruchomieniu systemu lub zalogowaniu.

pozostała konfiguracja konsoli tekstowej

Pakiet console-setup odpowiada także za ogólną konfigurację konsoli tekstowej (uwzględniającą sposób kodowania znaków w systemie, zestaw kodów dostępnych w używanej czcionce, jej rozmiar itd.). Konfiguracja ta zapisana jest w pliku /etc/default/console-setup, który może wyglądać następująco:

ACTIVE_CONSOLES="/dev/tty[1-6]"
CHARMAP="UTF-8"
CODESET="Lat2"
FONTFACE="Fixed"
FONTSIZE="8x16"
VIDEOMODE=

mysz w konsoli tekstowej

Terminal tekstowy sam z siebie nie wspiera myszy, jej użycie w tym środowisku może być jednak wygodne i jest możliwe dzięki programowi gpm zapewniający obsługę myszy w konsoli tekstowej.

X serwer

Ustawienia w /etc/default/keyboard po reboocie lub wykonaniu polecenia udevadm trigger --subsystem-match=input --action=change powinny ustawić także odpowiedni układ klawiatury w środowisku graficznym.

Układ ten może być zmieniony także przy pomocy polecenia setxkbmap. Podanej powyżej konfiguracji odpowiada wywołanie:

setxkbmap -option "kpdl:dot" pl

Możliwe jest też modyfikowanie ustawień dla konkretnych keycode (a także np. przycisków przypisanych do modyfikatorów) przy pomocy xmodmap. Na przykład poniższe polecenia dadzą efekt taki jak opcja kpdl:dot (czyli kropkę na klawiaturze numerycznej):

setxkbmap -option "" pl
xmodmap -e "keycode 91 = KP_Delete KP_Decimal KP_Delete KP_Decimal"

Listę wszystkich dostępnych wartości dla opcji -model, -layout, -variant i -option polecenia setxkbmap można znaleźć w plikach /usr/share/X11/xkb/rules/*.lst. Aktualne ustawienia mapowania klawiatury w X serwerze można sprawdzić w wyniku polecenia setxkbmap -print -v 10, warto zwrócić uwagę na dwie wartości:

• xkb_keycodes odpowiada za mapowanie numerów keycode na nazwy używane w plikach opisujących układy klawiatur, pliki tych mapowań można znaleźć w /usr/share/X11/xkb/keycodes
• xkb_symbols odpowiada za wybór mapowania nazw związanych z keycode na keysym, pliki tych mapowań można znaleźć w /usr/share/X11/xkb/symbols

Na ustawienie xkb_keycodes może mieć znaczący wpływ opcja -model, jednak jako że X serwer działający na platformie Linux korzysta z eventów systemowych używających standardowych wartości keycode, to w współczesnych systemach Linux'owych opcję tą można praktycznie zaniedbać (dla niemal wszystkich modeli klawiatur xkb_keycodes jest ustawiane na standardowe evdev).

automatyczne włączenie NumLock

Włączenie trybu NumLock w X serwerze nie jest możliwe z użyciem setleds. Można zamiast tego skorzystać np. z polecenia numlockx (z pakietu o tej samej nazwie) lub następującego skryptu Python'a (operującego na wywołaniach libX11):

python -c 'from ctypes import *; X11 = cdll.LoadLibrary("libX11.so.6"); X11.XOpenDisplay.restype = c_void_p; display = X11.XOpenDisplay(None); X11.XkbLockModifiers(c_void_p(display), c_uint(0x0100), c_uint(16), c_uint(16)); X11.XCloseDisplay(c_void_p(display))';

prędkość powtarzania

X serwer samodzielnie generuje sygnały związane z powtórzeniami przycisków w oparciu o keycode związany ze zdarzeniem press i release (nie korzysta w tym celu z powtarzania konfigurowanego poprzez kbdrate). W celu zmiany opóźnienia lub częstotliwości powtarzania można skorzystać z polecenia xset r rate np. xset r rate 200 10 ustawi opóźnienie pierwszego powtórzenia na 200ms i częstotliwość powtórzeń na 10Hz. xset pozwala także na włączenie / wyłączenie powtórzeń dla konkretnych klawiszy.

klawisz komponujący

Oprócz typowego wprowadzania znaków niedostępnych bezpośrednio (metoda ta nie ogranicza się tylko do polskich ogonków) z użyciem modyfikatora Alt-Gr (prawy Alt) możliwe jest także wprowadzania niedostępnych znaków przy pomocy uzyskiwanego przez niektóre z kombinacji Alt-Gr martwego klawisza oraz klawisza komponującego.

Aby skorzystać z klawisza komponującego konieczne jest przypisanie go do któregoś z modyfikatorów na klawiaturze np. do prawego WinKey - można to zrobić np. poprzez setxkbmap -option compose:rwin. Klawisz komponujący potrafi używać indywidualnej mapy dla użytkownika umieszczonej w pliku ~/.XCompose (za wzorzec mogą posłużyć mapy systemowe z /usr/share/X11/locale/*/Compose).

mapowanie odwrotne

Biblioteka Xów dostarcza też możliwość odwrotnego mapowania keysym → keycode przy użyciu funkcji XKeysymToKeycode. Należy pamiętać że mapowanie w tą stronę może nie być jednoznaczne (kilka różnych wartości keycode może wskazywać na ten sam keysym). W takim przypadku funkcja ta może zwrócić inną wartość keycode niż powiększona o 8 wartość otrzymana z jądra – widać to np. w wyniku polecenia xev przy klawiaturze mającej skonfigurowaną kropkę na klawiaturze numerycznej:

state 0x10, keycode 91 (keysym 0xffae, KP_Decimal), same_screen YES,
XKeysymToKeycode returns keycode: 129
XLookupString gives 1 bytes: (2e) "."

graficzna prezentacja układu klawiatury

Komenda setxkbmap obsługuje argument -geometry wskazujący na plik z geometrią klawiatury który ma zostać użyty. Pliki geometrii znajdują się w /usr/share/X11/xkb/geometry/ i zgodnie z dokumentacją xkb pliki geometrii nie są używane do dokonywania ustawień, ale mogą służyć właśnie generacji takich obrazków przy pomocy np.:

setxkbmap pl -geometry 'pc(pc105)' -print | xkbcomp - - | xkbprint - - | ps2pdf - > pc105.pdf

zobacz także

• X keyboard extension @ ArchWiki
• Xorg Keyboard configuration @ ArchWiki
• Klawisze z keycode > 0xf7 - evtest, udev
• Wprowadzanie znaków niedostępnych na klawiaturze

Odbiornik IR i sterowanie pilotem

Możliwe jest także korzystanie z pilotów podczerwieni do sterowania komputerem z linuxem, przy pomocy odpowiedniego odbiornika. Wbudowany odbiornik podczerwieni posiada wiele z tunerów telewizyjnych DVB. Jeżeli jest on obsługiwany przez nasze jądo mapowania jego przycisków na sygnały klawiatury możemy dokonać z wykorzystaniem ir-keytable.

Polecenie ir-keytable wylistuje dostępne odbiorniki podczerwieni wraz z informacjami na ich temat.

Polecenie ir-keytable -s rc0 -t -v pozwala na wyświetlanie dla wskazanego odbiornika (w tym przykładzie rc0) surowych numerów przycisków zczytanych z pilota – scancode oraz przypisanych do nich keycode. Wartości keycode wypisywane są w postaci KEY_XXXX(0xNNNN), gdzie 0xNNNN to szesnastkowo zapisany numer keycode a KEY_XXXX to związana z nim nazwa.

Polecenie ir-keytable -s rc0 -w /etc/rc_keymaps/rtl_simple pozwala załadować tablice mapowań scancode → keycode (w tym przykładzie /etc/rc_keymaps/rtl_simple) dla wskazanego odbiornika podczerwieni (w tym przykładzie rc0). Tablica taka ma postać pliku tekstowego, rozpoczynającego się komentarzem sterującym określającym nazwę tej tablicy oraz używany protokół komunikacji z pilotem - np. # table rtl_simple, type: NEC. W kolejnych liniach podawane są mapowania – w pierwszej kolumnie podawana jest numeryczna wartość scancode, a w drugiej numeryczna wartość lub nazwa keycode na który ma być on mapowany. Przykładowy plik może wyglądać następująco:

# table rtl_simple, type: NEC

# duzy pilot - srodkowe "kolko" (L, R, ENTER, UP, DOWN)
0xe5004c KEY_PREVIOUSSONG
0xe50040 KEY_NEXTSONG
0xe50006 KEY_PLAYPAUSE
0xe50044 KEY_VOLUMEUP
0xe50048 KEY_VOLUMEDOWN

# duzy pilot - numeryczne (1, 3, 4, 6, 7, 9) jako jump
0xe50009 KEY_BACK
0xe50001 KEY_FORWARD
0xe5004b KEY_PAGEUP
0xe50043 KEY_PAGEDOWN
0xe5004a KEY_HOME
0xe50042 KEY_END

# inne
0xe50057 KEY_PLAYPAUSE
0xe5005e KEY_PLAYPAUSE
0xe5005a KEY_STOPCD

Aby ustawienia były wczytywane automatycznie po starcie systemu / podłączeniu urządzenia należy w pliku /etc/rc_maps.cfg dodać wpis wiąrzący moduł obsługujący odbiornik IR z mapą klawiszy - np: dvb_usb_rtl28xxu * rtl_simple, gdzie mapa zapisana w pliku /etc/rc_keymaps/rtl_simple.

Należy mieć na uwadze, że po dodaniu nowych (nie występujących wcześniej w konfiguracji tego urządzenia) wartości keycode aby były zauważone w X serwerze (np. w xev) należy zrestartować odbiornik podczerwieni lub X serwer. Restart odbiornika rc0 można także zasymulować poleceniem udevadm trigger --action=change /sys/class/rc/rc0. Wynika to z tego ze X serwer ogranicza się do obsługi eventów odczytanych na starcie z /dev/input/event* jako obsługiwane przez dane urządzenie. Zobacz wynik polecenia evtest na urządzeniu /dev/input/event związanym z danym odbiornikiem podczerwieni.

W przypadku chęci korzystania z odbiornika w aplikacjach opartych na X serwerze należy także unikać keycode o wartościach większych niż 0xf7 (patrz limity określone w /usr/share/X11/xkb/keycodes/evdev).