30天自制操作系统-第04天-C语言与画面显示的练习

1.用C语言实现显示内存写入（04_day/harib01a）

  第三天只是一个黑屏效果，显然远不能达到显示要求，要想在屏幕上显示，就需要向显示缓存里写入数据，naskfunc.nas里增加函数：_write_mem8，

  1）C函数的参数调用约定 

       C语言里的声明:void write_mem8(int addr,int data),从左至右，其参数传递如下：

            第一个参数的存放地址 ESP+4
            第二个参数的存放地址 ESP+8
            第三个参数的存放地址 ESP+12

       ...

   2）naskfunc.nas代码分析
[FORMAT "WCOFF"]
[INSTRSET "i486p"] ;告诉nask，程序是给486使用的
[BITS 32]
[FILE "naskfunc.nas"]
GLOBAL _io_hlt ,_write_mem8;
[SECTION .text]
_io_hlt: ; void io_hlt(void);

HLT
RET

 
_write_mem8: ;void write_mem8(int addr,int data)
MOV ECX,[ESP+4] ;[ESP+4]存放的是addr
MOV AL ,[ESP+8] ;[ESP+8]存放的是data
MOV [ECX],AL       ;这两行为何不直接写成 MOV [ECX],[ESP+8]?内存单元之间赋值必须通过寄存器
RET
   3）bootpack.c代码分析

void io_hlt(void);
void write_mem8(int addr,int data);
void HariMain(void)
{
int i;
for(i=0xa0000;i<=0xaffff;i++)//0xa0000-0xaffff这64k大小的内存中用来设定颜色
{
write_mem8(i,15);//将第2个参数的值写入第1个参数表示的地址中,15=0xff,白色
}
for(;;)
{
io_hlt();
}

4)  执行make run,出现白色屏幕

2.绘制条纹(04_day/harib01a）

  1）

Bootpack.c代码分析
void io_hlt(void);
void write_mem8(int addr,int data);
void HariMain(void)
{
int i;
for(i=0xa0000;i<=0xaffff;i++)
{
write_mem8(i,i & 0x0f);//使用逻辑运算符去改变颜色的色号，i和0x0f相与，得到16种不同的色号
}
for(;;)
{
io_hlt();
}

3.执行make run ,虚拟机屏幕充满条纹

3.指针的使用(04_day/harib01c)

   C语言可以直接操作内存，不需要调用汇编语言的write_mem函数

void io_hlt(void);
void write_mem8(int addr,int data);
void HariMain(void)
{
int i;
char *p;
for(i=0xa0000;i<=0xaffff;i++)
{
p=(char *)i;//这样写是为了消除警告,指针本质上是一个无符号整数，所以可以有p=i，现代C编译器不允许这样写，必须做类型转换
*p=i & 0x0f;//C语言通过指针写内存，使用逻辑运算符去改变颜色的色号，i和0x0f相与，得到16种不同的色号

/*

现在不需要调用这个汇编语言函数

write_mem8(i,i & 0x0f);*/  
}
for(;;)
{
io_hlt();
}
}

4.色号设定((04_day/harib01f)

1)调色版的颜色：

使用320*200的8位颜色模式，色号使用8位（二进制）数表示，但是这种方式可以指定的颜色很少。一般指定颜色是采用#ffffff的方式，使用6位16进制的数，用2位16进制的数表示R，2位16进制的数表示G，2位16进制的数表示B，也就是RGB的色彩表示方法。实验中用到的0-15号码的颜色如下：

#000000:黑 #00ffff:浅亮蓝 #000084:暗蓝 #ff0000:亮红
#ffffff:白排840084:暗紫 #00fr00:亮绿 #c6c6c6:亮灰
#008484:浅暗蓝 #ffff00:亮黄 #840000:暗红 #848484:暗灰
#0000ff:亮蓝 #008400:暗绿 ff00ff:亮紫 #848400:暗黄

2）调色版的访问步骤：

a.设置中断屏蔽
b.将设定的调色板号码写入0x03c8,将颜色按照RGB的顺序写入0x03c9。当设定多个调
色板号码时，可以省略调色板号码，直接写入颜色。
c.如果想要读出调色板的状态，则首先将调色板号码写入0x03c7,在从0x03c9中依次读
出RGB。
d.取消中断屏蔽。

3）bootpack.c

void io_hlt(void);
void io_cli(void);
void io_out8(int port, int data);
int io_load_eflags(void);
void io_store_eflags(int eflags);

void init_palette(void);
void set_palette(int start, int end, unsigned char *rgb);

void HariMain(void)
{

int i;
char *p;

init_palette();/* 设定调色板 */

p =(char *) 0xa000;
for(i=0;i<=0xffff;i++)
{
  p[i]=i & 0x0f; //又是一种通过指针（此处是数组）写内存的方式

}

for (;;) {
io_hlt();
}
}

void init_palette(void)
{
static unsigned char table_rgb[16 * 3] = {
0x00, 0x00, 0x00, /* 0:黑 */
0xff, 0x00, 0x00, /* 1:梁红 */
0x00, 0xff, 0x00, /* 2:亮绿 */
0xff, 0xff, 0x00, /* 3:亮黄 */
0x00, 0x00, 0xff, /* 4:亮蓝 */
0xff, 0x00, 0xff, /* 5:亮紫 */
0x00, 0xff, 0xff, /* 6:浅亮蓝 */
0xff, 0xff, 0xff, /* 7:白 */
0xc6, 0xc6, 0xc6, /* 8:亮灰 */
0x84, 0x00, 0x00, /* 9:暗红 */
0x00, 0x84, 0x00, /* 10:暗绿 */
0x84, 0x84, 0x00, /* 11:暗黄 */
0x00, 0x00, 0x84, /* 12:暗青 */
0x84, 0x00, 0x84, /* 13:暗紫 */
0x00, 0x84, 0x84, /* 14:浅暗蓝 */
0x84, 0x84, 0x84 /* 15:暗灰 */
};
set_palette(0, 15, table_rgb);
return;

/* C语言中的static char语句只能用于数据，相当于汇编中的DB指令 */
}

void set_palette(int start, int end, unsigned char *rgb)
{
int i, eflags;
eflags = io_load_eflags(); /* 记录中断许可标志的值 */
io_cli(); /* 将中断许可标志置为0,禁止中断 */
io_out8(0x03c8, start);
for (i = start; i <= end; i++) {
io_out8(0x03c9, rgb[0] / 4);
io_out8(0x03c9, rgb[1] / 4);
io_out8(0x03c9, rgb[2] / 4);/*这里为什么要除以4，书中没讲，需要了解*/
rgb += 3;
}

io_store_eflags(eflags); /* 复原中断许可标志 */
return;
}

4) naskfunc.nas：

  注意外设端口号的读写、开关中断；中断许可标志的保存和恢复

; naskfunc
; TAB=4

[FORMAT "WCOFF"] ; 制作目标文件的模式
[INSTRSET "i486p"] ; 使用到486为止的指令
[BITS 32] ; 3制作32位模式用的机器语言
[FILE "naskfunc.nas"] ; 文件名

GLOBAL _io_hlt, _io_cli, _io_sti, _io_stihlt
GLOBAL _io_in8, _io_in16, _io_in32
GLOBAL _io_out8, _io_out16, _io_out32
GLOBAL _io_load_eflags, _io_store_eflags

[SECTION .text]

_io_hlt: ; void io_hlt(void);
HLT
RET

_io_cli: ; void io_cli(void);
CLI
RET

_io_sti: ; void io_sti(void);
STI
RET

_io_stihlt: ; void io_stihlt(void);
STI
HLT
RET

_io_in8: ; int io_in8(int port);
MOV EDX,[ESP+4] ; port
MOV EAX,0
IN AL,DX
RET

_io_in16: ; int io_in16(int port);
MOV EDX,[ESP+4] ; port
MOV EAX,0
IN AX,DX
RET

_io_in32: ; int io_in32(int port);
MOV EDX,[ESP+4] ; port
IN EAX,DX
RET

_io_out8: ; void io_out8(int port, int data);
MOV EDX,[ESP+4] ; port
MOV AL,[ESP+8] ; data
OUT DX,AL
RET

_io_out16: ; void io_out16(int port, int data);
MOV EDX,[ESP+4] ; port
MOV EAX,[ESP+8] ; data
OUT DX,AX
RET

_io_out32: ; void io_out32(int port, int data);
MOV EDX,[ESP+4] ; port
MOV EAX,[ESP+8] ; data
OUT DX,EAX
RET

_io_load_eflags: ; int io_load_eflags(void);
PUSHFD ; PUSH EFLAGS
POP EAX ; EFLAGS ->EAX
RET

_io_store_eflags: ; void io_store_eflags(int eflags);
MOV EAX,[ESP+4]
PUSH EAX
POPFD ; POP EFLAGS ,EAX->EFLAGS 
RET

5.绘制矩形（04_day/harib01g）

1)在320 X 200，8位颜色的图形模式下，有320 X200个像素，水平方向X轴，向右为正，垂直方向为Y，向下为正，坐标（x,y）左上角（0，0），右下角（319,199）

   此模式下，显存地址为0xa000,则像素(x,y)对应的显存地址=0xa000 + x + y * 320

2)bootpack.c核心：

#define COL8_000000 0
#define COL8_FF0000 1
#define COL8_00FF00 2
#define COL8_FFFF00 3
#define COL8_0000FF 4
#define COL8_FF00FF 5
#define COL8_00FFFF 6
#define COL8_FFFFFF 7
#define COL8_C6C6C6 8
#define COL8_840000 9
#define COL8_008400 10
#define COL8_848400 11
#define COL8_000084 12
#define COL8_840084 13
#define COL8_008484 14
#define COL8_848484 15

void boxfill8(unsigned char *vram, int xsize, unsigned char c, int x0, int y0, int x1, int y1)
{
int x, y;
for (y = y0; y <= y1; y++) {
for (x = x0; x <= x1; x++)
vram[y * xsize + x] = c;
}
return;
}

void HariMain(void)
{
char *p;
init_palette(); /*设定调色板*/
p = (char *) 0xa0000; /* 颜色设定的首地址*/
boxfill8(p, 320, COL8_FF0000, 20, 20, 120, 120);//绘制矩形左上角坐标为(20,20)，右下角坐标为(120,120)
boxfill8(p, 320, COL8_00FF00, 70, 50, 170, 150);
boxfill8(p, 320, COL8_0000FF, 120, 80, 220, 180);
for (;;) {
io_hlt();
}
}

3）执行make run

6.绘制主窗口和任务栏（04_day/harib01h)

  1).bootpack.c中的核心变动部分：

主窗口加任务栏以及阴影效果，共调用了14次绘制矩形函数

void HariMain(void)
{
char *vram;/* 声明变量vram、用于BYTE [...]地址 */
int xsize, ysize;

init_palette();/* 设定调色板 */
vram = (char *) 0xa0000;/* 地址变量赋值 */
xsize = 320;
ysize = 200;

/* 根据 0xa0000 + x + y * 320 计算坐标 8*/
boxfill8(vram, xsize, COL8_008484, 0, 0, xsize - 1, ysize - 29);
boxfill8(vram, xsize, COL8_C6C6C6, 0, ysize - 28, xsize - 1, ysize - 28);
boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF, 0, ysize - 27, xsize - 1, ysize - 27);
boxfill8(vram, xsize, COL8_C6C6C6, 0, ysize - 26, xsize - 1, ysize - 1);

boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF, 3, ysize - 24, 59, ysize - 24);
boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF, 2, ysize - 24, 2, ysize - 4);
boxfill8(vram, xsize, COL8_848484, 3, ysize - 4, 59, ysize - 4);
boxfill8(vram, xsize, COL8_848484, 59, ysize - 23, 59, ysize - 5);
boxfill8(vram, xsize, COL8_000000, 2, ysize - 3, 59, ysize - 3);
boxfill8(vram, xsize, COL8_000000, 60, ysize - 24, 60, ysize - 3);

boxfill8(vram, xsize, COL8_848484, xsize - 47, ysize - 24, xsize - 4, ysize - 24);
boxfill8(vram, xsize, COL8_848484, xsize - 47, ysize - 23, xsize - 47, ysize - 4);
boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF, xsize - 47, ysize - 3, xsize - 4, ysize - 3);
boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF, xsize - 3, ysize - 24, xsize - 3, ysize - 3);

for (;;) {
io_hlt();
}
}

2） make run

7.问题：

  1）io_out8(0x03c9, rgb[2] / 4);/*这里为什么要除以4，书中没讲，需要了解*/

  2）从实模式进入保护模式，需要找另外的资料

 

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