30天自制操作系统-第08天-鼠标控制与32b模式切换

1.鼠标解读(08_day/harib05c)

鼠标首次数据是0xfa，需要舍弃，之后每次从鼠标那里过来的数据是三字节一组，每当数据累积到三个字节时，就做相应处理

1）鼠标数据结构定义：

struct MOUSE_DEC {
unsigned char buf[3]; //鼠标数据，三字节一组，每当数据累积到三个字节时，就做相应处理

unsigned char phase;//数据数据的阶段，初始为0，收到0xfa后，设为1，下一字节递增，满3时处理鼠标数据，再将其置为1
int x, y, btn;  //座标变化量、按钮
};

2)鼠标数据解码

int mouse_decode(struct MOUSE_DEC *mdec, unsigned char dat){
if (mdec->phase == 0) {
/* 等待鼠标的0xfa的阶段 */
if (dat == 0xfa) {
mdec->phase = 1;
}
return 0;
}
if (mdec->phase == 1) {
/* 等待鼠标第一字节的阶段 */

if ((dat & 0xc8) == 0x08) {

 

/*如果第一字节正确   防止鼠标偶尔接触不良、即将断线等情况造成的数据丢失而导致的数据错位*/

/*第一字节对移动有反应的部分是否在0~3范围，对点击有反应的是否在8~f范围*/

mdec->buf[0] = dat;
mdec->phase = 2;

}
return 0;
}
if (mdec->phase == 2) {
/* 等待鼠标第二字节的阶段 */
mdec->buf[1] = dat;
mdec->phase = 3;
return 0;
}
if (mdec->phase == 3) {
/* 等待鼠标第二字节的阶段 */
mdec->buf[2] = dat;
mdec->phase = 1;
mdec->btn = mdec->buf[0] & 0x07;
mdec->x = mdec->buf[1];
mdec->y = mdec->buf[2];
if ((mdec->buf[0] & 0x10) != 0) {
mdec->x |= 0xffffff00;
}
if ((mdec->buf[0] & 0x20) != 0) {
mdec->y |= 0xffffff00;
}
/* 鼠标的y方向与画面符号相反 */
mdec->y = - mdec->y;
return 1;
}
/* 应该不可能到这里来 */
return -1;
}

3）鼠标显示和移动：

for (;;) {
io_cli();
if (fifo8_status(&keyfifo) + fifo8_status(&mousefifo) == 0) {
io_stihlt();
} else {
if (fifo8_status(&keyfifo) != 0) {
i = fifo8_get(&keyfifo);
io_sti();
sprintf(s, "%02X", i);
boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_008484, 0, 16, 15, 31);
putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 0, 16, COL8_FFFFFF, s);
} else if (fifo8_status(&mousefifo) != 0) {
i = fifo8_get(&mousefifo);
io_sti();
if (mouse_decode(&mdec, i) != 0) {
/* 3字节都凑齐了，所以把它们显示出来*/
sprintf(s, "[lcr %4d %4d]", mdec.x, mdec.y);
if ((mdec.btn & 0x01) != 0) {
s[1] = 'L';
}
if ((mdec.btn & 0x02) != 0) {
s[3] = 'R';
}
if ((mdec.btn & 0x04) != 0) {
s[2] = 'C';
}
boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_008484, 32, 16, 32 + 15 * 8 - 1, 31);
putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 32, 16, COL8_FFFFFF, s);
/* 鼠标指针的移动 */
boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_008484, mx, my, mx + 15, my + 15); /* 隐藏鼠标 */
mx += mdec.x;
my += mdec.y;
if (mx < 0) {
mx = 0;
}
if (my < 0) {
my = 0;
}
if (mx > binfo->scrnx - 16) {
mx = binfo->scrnx - 16;
}
if (my > binfo->scrny - 16) {
my = binfo->scrny - 16;
}
sprintf(s, "(%3d, %3d)", mx, my);
boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_008484, 0, 0, 79, 15); /* 隐藏坐标 */
putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 0, 0, COL8_FFFFFF, s); /* 显示坐标 */
putblock8_8(binfo->vram, binfo->scrnx, 16, 16, mx, my, mcursor, 16); /* 描画鼠标 */
}
}
}
}
}

 2.通往32b模式之路（asmhead.nas解读）

1）关闭一切中断

    ;初始化PIC之前，必须在CLI之前进行

    MOV AL,0XFF

    MOV 0X21,AL

    NOP                    ;如果连续nop，有些机种不能执行

    OUT 0XA1,AL

    CLI                      ;禁止CPU级别的中断

    等同于以下C代码:

   io_out(PIC0_IMR,0xff);

   io_out(PIC1_IMR,0xff);

   io_cli();

2) 打开A20Gate

; 为了让CPU能够访问1MB以上的内存空间，设定A20GATE

CALL waitkbdout          ;等同于wait_KBC_sendready
MOV AL,0xd1
OUT 0x64,AL
CALL waitkbdout
MOV AL,0xdf ; enable A20
OUT 0x60,AL
CALL waitkbdout

代码中通过给键盘控制电路发送指令，使键盘控制电路附属端口输出0xdf,完成将A20GATE 信号线变成ON状态的功能，这样程序就能访问1MB以外的空间。
3）切换到保护模式

[INSTRSET "i486p"] ; 说明使用486指令

LGDT [GDTR0] ; 设置临时GDT
MOV EAX,CR0
AND EAX,0x7fffffff ; 设bit31为0（禁用分页）
OR EAX,0x00000001 ; bit0到1转换（保护模式过渡）
MOV CR0,EAX
JMP pipelineflush            ;切换到保护模式时，必须马上执行JMP
pipelineflush:
MOV AX,1*8                     ;可读写的段 32bit，进入保护模式后，段寄存器的含义页改变，除CS外，所有段寄存器从0x0变成0x8，0x8，相当于GDT + 1（段属性8字节 ）
MOV DS,AX
MOV ES,AX
MOV FS,AX
MOV GS,AX
MOV SS,AX

4）数据迁移

; bootpack传递

MOV ESI,bootpack ; 转送源;bootpack是asmhead.nas最后一个标签，haribote.sys由 asmhead.bin+ bootpack.hrb连接起来的，因此asmhea结束的处，就是bootpack.hrb的开始处
MOV EDI,BOTPAK ; 转送目标
MOV ECX,512*1024/4
CALL memcpy

; 磁盘数据最终转送到它本来的位置去
; 首先从启动扇区开始

MOV ESI,0x7c00 ; 转送源
MOV EDI,DSKCAC ; 转送目标
MOV ECX,512/4      ;memcpy 函数里以ECX为计数器，四字节复制数据，所以这里除以4
CALL memcpy

; 剩余的全部

MOV ESI,DSKCAC0+512 ; 转送源
MOV EDI,DSKCAC+512 ; 转送源目标
MOV ECX,0
MOV CL,BYTE [CYLS]
IMUL ECX,512*18*2/4 ; 从柱面数变换为字节数/4
SUB ECX,512/4 ; 减去 IPL 偏移量
CALL memcpy

; 必须由asmhead来完成的工作，至此全部完毕
; 以后就交由bootpack来完成

5）启动bootpack

; bootpack启动

MOV EBX,BOTPAK
MOV ECX,[EBX+16]    ；解析hrb文件头部，但书中未给出hrb文件头部格式，从代码分析，文件头部偏移16字节处，存放的是字节数0x11a8
ADD ECX,3 ; ECX += 3 ; 加三何意？？

SHR ECX,2 ; ECX /= 4;
JZ skip ; 没有要转送的东西时
MOV ESI,[EBX+20] ; 转送源 ；文件头部偏移20字节处，存放的是源地址;0x1104
ADD ESI,EBX
MOV EDI,[EBX+12] ; 转送目标 ；文件头部偏移12字节处，存放的是源地址；0x00310000
CALL memcpy        ;为什么要这样复制，后文分解
skip:
MOV ESP,[EBX+12] ; 堆栈的初始化
JMP DWORD 2*8:0x0000001b    ;将2 X 8代入到CS，同时移动到0x1b处，即第二个段的0x1b处，0x0028001b,也是nrb文件的0x1处

5)键盘控制电路初始化

waitkbdout:
IN AL,0x64
AND AL,0x02
IN AL,0x60 ; 空读（为了清空数据接收缓冲区中的垃圾数据）
JNZ waitkbdout ; AND的结果如果不是0，就跳到waitkbdout
RET

6）memcpy函数：

memcpy:
MOV EAX,[ESI]
ADD ESI,4
MOV [EDI],EAX ；逐四字节拷贝，效率不高
ADD EDI,4
SUB ECX,1
JNZ memcpy ; 减法运算的结果如果不是0，就跳转到memcpy
RET

3.内存布局

0x00000000-0x000fffff         在启动时使用(1MB)
0x00100000-0x00267fff       用于保存软盘的内容（1440KB）
0x00268000-0x0026f7ff       空(30KB)
0x0026f800-0x0026ffff         IDT（2KB）
0x00270000-0x0027ffff        GDT (64KB)
0x00280000-0x002fffff         bootpack.hrb(512KB)
0x00300000-0x003fffff         栈及其他（1MB）
0x00400000-                                空

 4.问题

1）hrb文件结构未知

2) 为什么要按照hrb头部指定的信息复制代码数据，后文分解

3）CR0寄存器

CR0的第0位是PE，即protection enable，第31位是PG，即paging。

如果PE=0、PG=0，处理器工作在实地址模式下；

如果PG=0、PE=1，处理器工作在没有开启分页机制的保护模式下；

如果PG=1、PE=0，此时由于不在保护模式下不能启用分页机制，因此处理器会产生一个一般保护异常，即这种标志组合无效；

如果PG=1、PE=1，则处理器工作在开启了分页机制的保护模式下。现在不需要分页，故设置到无分页机制的保护模式下，则PE设为1，PG设为0