libc/kbd: raw-клавиатура — вычерпывание FIFO + селективный wipe модификаторов

- kbd_raw_sync: цикл вычерпывания SIO FIFO (не 1 байт/прерывание) —
  фикс залипания клавиш; overrun-wipe сбрасывает только пострадавшие
  клавиши, не модификаторы (typematic их не перечитывает).
- Гайд docs/kbd-games.md; заметка о Rx-overrun в docs/TODO.md; справочник
  скан-кодов в docs/libc-reference.md.

Co-Authored-By: Claude Opus 4.8 <noreply@anthropic.com>

docs/TODO.md

@@ -276,6 +276,18 @@ Quick wins:
       CBL-хука для ЭТОГО прерывания — при движении мыши часть тиков,
       которые должны были обслужить CBL-насос, уходят мимо, кольцо
       недоливается.  Нужно исследование (MAME-дамп/лог трамплина).
+- [ ] **kbd_raw: частые Rx-overrun в MAME при тапах** (roomtest,
+      2026-07-22) — замеры watchpoint-счётчиками: при стабильном
+      удержании клавиши overrun'ов ноль, но каждый быстрый тап (5 байт:
+      E0 74 + E0 F0 74 при FIFO 3) даёт overrun.  Подозрение: dev-MAME
+      не эмулирует прерывание SIO на каждый принятый байт (байты
+      вычерпываются только кадровым IRQ 50 Гц) и/или подаёт пачку без
+      реальных ~1 мс/байт — на железе per-byte INT должен делать
+      overrun'ы редкостью.  Проверить mame/sources/MAME/src/mame/
+      sinclair/sprinter.cpp (путь байта клавиатуры → INT) и при
+      желании поправить dev-MAME.  Recovery-политика уже терпима к
+      частым overrun'ам (селективный wipe, docs/kbd-games.md), но
+      аккорд «держу →, тапнул ↑» остаётся уязвим.
 
 ## Known quirks (зафиксированы, обходы в libc)
 

docs/kbd-games.md

@@ -0,0 +1,133 @@
+# Клавиатура в играх на Sprinter (raw-канал, held-state)
+
+Как правильно читать клавиатуру в play-цикле: что даёт платформа, чего
+она НЕ даёт, и какие паттерны использовать.  Выжато из порта Prince of
+Persia (applications/PoP/roomtest) и отладки багов «залипание клавиш»
+(2026-07-16) и «отвал Shift» (2026-07-22).
+
+## Почему не ESTEX
+
+ESTEX-функции (kbhit/getch/getkey, WAITKEY/SCANKEY) — **событийные**:
+нажатие кладётся в буфер, отпускание не видно вообще.  Live-состояние
+есть только у модификаторов (CTRLKEY/kbd_mod_state) — и то с багом BIOS:
+для стрелок/Home/End/PgUp/PgDn признак Shift не выставляется
+(docs/converted/bugs.txt §4).  Игре же нужно «клавиша X зажата ПРЯМО
+СЕЙЧАС» для каждой клавиши.  Отсюда raw-канал `<kbd_raw.h>`.
+
+## Матчасть: как клавиатура устроена снизу
+
+- AT/PS-2 клавиатура сидит на SIO-A Z84C015: порт 0x18 — данные
+  (деструктивное чтение!), 0x19 — статус (RR0, бит 0 = «байт принят»).
+- Прерывание клавиатуры приходит с тем же IM2-вектором 0xFF, что и
+  кадровое; различаются битом 0 порта 0x19.
+- Приёмный FIFO — **3 байта**.  Обработчик ОБЯЗАН вычерпывать его в
+  цикле «пока бит 0 установлен» (docs/converted/IvanMak.txt §9.4), иначе
+  пачка байт переполнит FIFO и байты потеряются.
+- Поток — PS/2 Scan Code Set 2: `код` = нажатие (make), `F0 код` =
+  отпускание (break), `E0` — префикс расширенных клавиш (стрелки и
+  т.п.), т.е. отпускание стрелки = `E0 F0 код`.  Быстрый тап стрелки =
+  5 байт подряд.
+- **Typematic (автоповтор): повторяется только ПОСЛЕДНЯЯ нажатая
+  клавиша** — make-код шлётся снова и снова без break между ними.
+  Модификаторы, зажатые вместе с другой клавишей, не шлют НИЧЕГО.
+  Это ключевой факт для дизайна recovery (см. ниже).
+
+## API libc
+
+```c
+#include <kbd_raw.h>
+
+kbd_raw_open();               // забрать клавиатуру у DSS (весь поток наш)
+...
+while (!kbd_raw_down(KBD_ESC)) {   // выход проверяем САМИ — DSS слеп
+    kbd_raw_sync();                // раз в кадр, ДО чтения клавиш
+    if (kbd_raw_down(KBD_RIGHT)) ...
+    if (kbd_raw_down(KBD_LSHIFT) || kbd_raw_down(KBD_RSHIFT)) ...
+}
+kbd_raw_close();              // вернуть клавиатуру DSS (есть и на atexit)
+```
+
+- Пока канал открыт, DSS клавиатуру **не видит**: kbhit/getch/getkey/
+  kbd_mod_state заморожены.  Перед экраном с консольным вводом —
+  `kbd_raw_close()`.
+- Декодер живёт прямо в IM2-трамплине (libc/irq/_irq_tramp.c): drain-
+  цикл FIFO + FSM префиксов F0/E0 + битмап `_kbdraw_down[512]`
+  (0..255 обычные, 256..511 расширенные, `KBD_EXT`).
+- `kbd_raw_down(code)` — O(1) чтение битмапа, зовите сколько угодно.
+- Требование памяти: BSS модуля должен быть в W2 (в `--memory small`
+  у крошечных программ может уехать в W1 → kbd_raw_open вернёт EINVAL;
+  huge/big — всегда ок).
+
+## Rx-overrun и политика восстановления
+
+Если прерывания запрещены дольше ~3 байт-тактов (длинные DI-окна,
+тяжёлый кадр), FIFO переполняется, SIO теряет байты и взводит Rx Overrun
+(RR1 бит 5).  Потерянный break = залипшая клавиша.  Трамплин ловит это и
+взводит флаг; `kbd_raw_sync()` раз в кадр делает восстановление:
+
+- сбрасываются ВСЕ обычные клавиши — реально зажатые перечитаются
+  ближайшим typematic-повтором (~0.1 с), а залипшие исчезнут;
+- **модификаторы (Shift/Ctrl/Alt) НЕ сбрасываются** — их перечитать
+  нечем (typematic по ним не идёт), сброс превращался в «отвал» Shift
+  при каждом overrun (баг PoP: Shift+→ давал 1-4 осторожных шага, после
+  чего Кид начинал бежать — Shift пропадал из битмапа навсегда).
+
+Цена компромисса (осознанная):
+
+- залипший модификатор (если overrun потерял именно его break) живёт до
+  следующего нажатия этого модификатора — редкий случай;
+- дырка с аккордами: держим →, тапаем ↑ (run-jump) — теперь typematic
+  идёт по ↑, и если overrun случится ДО отпускания →, стрелка сбросится
+  и не перечитается (повтор к предыдущей клавише не возвращается).
+  По замерам в MAME overrun'ы при стабильном удержании не возникают
+  вовсе (они кластеризуются в момент пачек make/break при тапах),
+  поэтому на практике окно узкое.
+
+## Паттерны игрового цикла
+
+- **held-state против «свежего нажатия»**: битмап отвечает только на
+  «зажата ли».  Для действий «одно нажатие = одно срабатывание» нужен
+  edge-detect: `if (sp && !sp_prev) toggle(); sp_prev = sp;`
+  (roomtest.c, тумблер дабл-буфера по SPACE).
+- **Подавление автоповтора действий** — конечный автомат
+  RELEASED/HELD/IGNORE в стиле SDLPoP (pop_ctrl.c,
+  read_user_control): действие срабатывает на переходе RELEASED→HELD,
+  затем переводится в IGNORE и не повторяется, пока клавишу физически
+  не отпустят.  Битмап при этом остаётся level-triggered.
+- **Оси**: собирать `control_x/control_y` из пар клавиш каждый кадр из
+  битмапа заново, не копить дельты.
+- `kbd_raw_sync()` звать строго один раз в кадр и строго ДО опроса
+  клавиш этого кадра.
+
+## Тестирование в MAME (bridge)
+
+- Держать клавиши через `set_input` на `:kbd:ms_naturl:*` **защёлкой**:
+  `value=1` без `frames`, потом явный `value=0`.  Вариант с
+  `frames=N` для удержаний ненадёжен (холд может не породить ни одного
+  скан-кода).  Комбинации вида Shift+стрелка так подаются нормально
+  (LShift = `:kbd:ms_naturl:P1.7` mask 0x0002, Cursor Right =
+  `:kbd:ms_naturl:P2.4` mask 0x0040) — проверено 2026-07-22.
+- Наблюдать состояние — по символам map-файла: `_kbdraw_down` (+0x12 =
+  LShift, +0x174 = Right и т.д.), `_kbdraw_overrun`; счётчики событий —
+  watchpoint с действием `{tempN=tempN+1; g}` (не останавливает
+  эмуляцию).
+- **Не тестировать вдвоём одновременно** (человек за клавиатурой +
+  бридж-эмуляция): незакрытая защёлка `set_input` выглядит как
+  «залипшая» клавиша и съедает часы отладки.
+- Overrun'ы в MAME заметно чаще, чем ожидается на железе (пачка тапа
+  прилетает плотнее реальных ~1 мс/байт); открытый вопрос — эмулирует
+  ли MAME прерывание на каждый принятый байт SIO (см. TODO).
+
+## История багов (чтобы не повторять)
+
+1. **Залипание клавиш** (2026-07-16): трамплин читал 1 байт за
+   прерывание → FIFO(3) переполнялся пачкой break-кодов → break терялся
+   → клавиша зажата навсегда.  Фикс: drain-цикл в ISR (как эталоны
+   docs/samples/sprinterKeybLib.asm, SIO_CTC_KEY.asm).
+2. **Отвал Shift** (2026-07-22): recovery по overrun сбрасывал ВЕСЬ
+   битмап; модификаторы не перечитываются typematic'ом → Shift
+   «отпускался» до перенажатия.  Фикс: селективный сброс (модификаторы
+   сохраняются), см. libc/kbd/kbd_raw_sync.c.
+
+Связанные документы: docs/mame-autotest.md, docs/im2_isr_design.md,
+docs/converted/IvanMak.txt §9.4, applications/PoP/docs/PORT_PLAN.md §2.

docs/libc-reference.md

@@ -312,8 +312,10 @@ Set 2: `0xF0` — префикс отпускания, `0xE0` — префикс
 | `int kbd_raw_open(void)` | включить: с этого момента ВЕСЬ поток клавиатурных байт достаётся нам, DSS его не видит. 0 / -1+errno (EBUSY повтор) |
 | `void kbd_raw_close(void)` | выключить, вернуть клавиатуру DSS; идемпотентно; висит на atexit |
 | `uint8_t kbd_raw_down(uint16_t code)` | зажата ли code ПРЯМО СЕЙЧАС (0/1); code вне 0..511 — 0 |
+| `void kbd_raw_sync(void)` | звать РАЗ В КАДР до опроса: recovery после Rx-overrun SIO — сбрасывает held-состояние всех клавиш КРОМЕ модификаторов (те не перечитываются typematic'ом; docs/kbd-games.md) |
 | `KBD_EXT` | ИЛИ-флаг кода: клавиша была расширенной (0xE0-префикс на проводе) |
 | `KBD_UP/DOWN/LEFT/RIGHT/SPACE/ENTER/ESC/LSHIFT/RSHIFT` | позиционные коды PS/2 Set 2 — LEFT/ESC/UP подтверждены (см. ниже); остальные — по стандарту, не перепроверены поштучно |
+| `KBD_LCTRL/LALT/RCTRL/RALT` | коды модификаторов (R* — расширенные, с KBD_EXT); добавлены 2026-07-22 |
 
 **ИСПРАВЛЕНО 2026-07-15 (был неверный вывод, ниже — то, что реально
 подтвердилось):** изначально скриншот-тестирование (снимок экрана

libc/include/kbd_raw.h

@@ -48,9 +48,13 @@ uint8_t kbd_raw_down(uint16_t code);
 
 /* Восстановление после Rx-overrun SIO: звать РАЗ В КАДР (до чтения
  * kbd_raw_down).  Аппаратный FIFO SIO 3 байта; при длинных DI-окнах пачка
- * скан-кодов (напр. shift+стрелка release) переполняет его → потерян break
+ * скан-кодов (напр. быстрый тап стрелки: make+break = 5 байт) переполняет
- * → залипшая клавиша.  Трамплин ловит overrun и взводит флаг; kbd_raw_sync
+ * его → потерян break → залипшая клавиша.  Трамплин ловит overrun и
- * по флагу сбрасывает ВСЁ held-состояние (реально зажатые перечитаются). */
+ * взводит флаг; kbd_raw_sync по флагу сбрасывает held-состояние всех
+ * клавиш КРОМЕ модификаторов (Shift/Ctrl/Alt): PS/2 автоповторяет только
+ * последнюю нажатую клавишу, поэтому обычные зажатые перечитаются
+ * typematic'ом, а сброшенный модификатор восстановить нечем — он бы
+ * «отваливался» при каждом overrun (см. kbd_raw_sync.c). */
 void kbd_raw_sync(void);
 
 #define KBD_EXT        0x0100   /* база кода была расширенной (0xE0-префикс) */
@@ -66,5 +70,9 @@ void kbd_raw_sync(void);
 #define KBD_ESC        0x76
 #define KBD_LSHIFT     0x12
 #define KBD_RSHIFT     0x59
+#define KBD_LCTRL      0x14
+#define KBD_LALT       0x11
+#define KBD_RCTRL      (KBD_EXT | 0x14)
+#define KBD_RALT       (KBD_EXT | 0x11)
 
 #endif

libc/kbd/kbd_raw_sync.c

@@ -3,25 +3,40 @@
  *
  * Аппаратный приёмный FIFO SIO — 3 байта.  Если прерывания запрещены
  * достаточно долго (DI-окна графики/кадрового IRQ), а в этот момент
- * приходит пачка скан-кодов (напр. одновременное отпускание shift+стрелка
+ * приходит пачка скан-кодов (напр. быстрый тап стрелки = E0 74 + E0 F0 74,
- * = F0 12 E0 F0 74, 5 байт) — FIFO переполняется, байт(ы) теряются
+ * 5 байт) — FIFO переполняется, байт(ы) теряются аппаратно.  Потерянный
- * аппаратно.  Потерянный break → клавиша «залипает» в _kbdraw_down.
+ * break → клавиша «залипает» в _kbdraw_down.
  *
  * Трамплин ловит overrun (RR1 бит5) и взводит _kbdraw_overrun.  Приложение
- * зовёт kbd_raw_sync() раз в кадр: при взведённом флаге сбрасывает ВСЁ
+ * зовёт kbd_raw_sync() раз в кадр: при взведённом флаге сбрасывается
- * held-состояние (какой именно break потерян — неизвестно).  Реально
+ * held-состояние ВСЕХ клавиш, КРОМЕ модификаторов (Shift/Ctrl/Alt —
- * зажатые клавиши «перечитаются» их make-повтором/следующим нажатием.
+ * таблица ниже).  Обычные реально зажатые клавиши «перечитаются» их
- *
+ * make-повтором (typematic) за ~0.1 с.  Модификаторы НЕ сбрасываем
- * ВНИМАНИЕ: путь overrun-recovery НЕ проверен детерминированно (баг
+ * принципиально: PS/2 автоповторяет только ПОСЛЕДНЮЮ нажатую клавишу,
- * интермиттентный, зависит от тайминга DI) — требует проверки на железе.
+ * удерживаемый Shift при повторе стрелки не шлёт НИЧЕГО — сброшенный
+ * модификатор невозможно перечитать, он «отваливался» до перенажатия
+ * (баг PoP: Shift+→ = осторожный шаг превращался в бег, 2026-07-22).
+ * Цена: если overrun потерял именно break модификатора, тот залипнет до
+ * следующего нажатия — редкий случай против регулярного отвала.
  */
 #include <string.h>
 #include "_kbdraw.h"
 
+/* Скан-коды модификаторов (PS/2 Set 2): L/R Shift, LCtrl, LAlt,
+ * RCtrl (E0 14 → +256), RAlt (E0 11 → +256). */
+static const uint16_t _kbd_mod_codes[6] = {
+    0x12, 0x59, 0x14, 0x11, 0x0114, 0x0111
+};
+
 void kbd_raw_sync(void)
 {
-    if (_kbdraw_overrun) {
+    uint8_t save[6];
-        _kbdraw_overrun = 0;
+    uint8_t i;
-        memset(_kbdraw_down, 0, sizeof(_kbdraw_down));
+
-    }
+    if (!_kbdraw_overrun) return;
+    _kbdraw_overrun = 0;
+
+    for (i = 0; i < 6; i++) save[i] = _kbdraw_down[_kbd_mod_codes[i]];
+    memset(_kbdraw_down, 0, sizeof(_kbdraw_down));
+    for (i = 0; i < 6; i++) _kbdraw_down[_kbd_mod_codes[i]] = save[i];
 }