第四天 - C 语言与画面显示
C 语言与画面显示
一、C语言内容
1. C 语言实现内存写入
实现一个汇编语言函数，将要显示的内容写入指定的内存地址中 VRAM
-
; naskfunc.nas文件 ; naskfunc ; TAB=4 [FORMAT "WCOFF"] ; 制作目标文件的模式 [INSTRSET "i486p"] ; 要使用486指令的语句 [BITS 32] ; 制作32位模式用的机器语言 [FILE "naskfunc.nas"] ; 原文件名信息 GLOBAL _io_hlt,_write_mem8 ; 程序中包含的函数名 [SECTION .text] ; 目标文件中写了这些之后再写程序 _io_hlt: ; void io_hlt(void); HLT RET _write_mem8: ; void _write_mem8(int addr, int data) MOV ECX,[ESP+4] ; 由于[ESP+4]包含地址，请将其读入ECX MOV AL,[ESP+8] ; 由于数据在[ESP+8]中，将其读入AL MOV [ECX],AL RET -
当C语言调用write_mem8，就会跳转到 _write_mem8,参数指定的数字就会被写入内存中
- 类似于调用 write_mem8（ 0x1234, 0x56）
- 一个数字4个byte,从 [ESP]位置开始存放
- [ESP +4]
- [ESP +8]
- ...
-
自由使用的三个寄存器，其他寄存器只读
- EAX, ECX, EDX
-
INSTRSET "i486p" 指定了 80486系列的操作系统架构
C语言程序导入变量
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, 15); /* MOV BYTE [i],15 */
}
for (;;) {
io_hlt();
}
}
-
当前实验结果
- 像素15是白色，运行结果是白屏
2. 实现条纹图案
- 我们在1的基础上对像素进行按位与运算，由白屏实现条纹图案
/* 告诉 C 编译器，有一个函数在别的文件里 */
void io_hlt(void);
/* 是函数声明却不用{}，而用；，这表示的意思是：函数在别的文件中，你自己找一下吧！ */
void write_mem8(int addr, int date);
void HariMain(void)
{
int i; /* 变量声明：i是一个32位整数 */
for (i = 0xa0000; i <= 0xaffff; i++)
{
write_mem8(i, i & 0x0f);
}
for (;;)
{
io_hlt();
}
}
- 位运算符
- 可以通过按位或 OR， 实现让特定位变为1
- 相同的位，有一个1则结果为1，都为0结果才为0
- 通过按位与 AND，让特定位变为0
- 相同的位，都为1则结果是1 ，否则是0
- 通过按位异或 XOR，实现特定位翻转
- 相同的位，值相同则结果为1，不同为0
- 此处采用 AND，将地址与 15, 即 0x0f（0000 1111） 进行 AND 操作
- 结果：高四位都为0，低四位不变
- 效果，每隔16个像素，色号反复一次（满16进位，进位与0 按位与则重置为 0000 0000）
3. 指针
- 可以用C语言的地址变量来替换汇编函数write_men8
void io_hlt(void);
void HariMain(void)
{
int i; /* 变量声明：i是一个32位整数 */
char *p; /* 变量p,用于BYTE型地址 */
for (i = 0xa0000; i <= 0xaffff; i++)
{
p = (char *)i; /* 代入地址 */
*p = i & 0x0f;
/* 这可以替代write_men8(i, i & 0x0f); */
}
for (;;)
{
io_hlt();
}
}
-
char *p; 声明一个字节的地址空间，里面存储这段地址的起始地址，BYTE, 相当于AL寄存器的大小
-
short *p; 声明两个字节的地址空间，WORD，想当于 AX
-
int *p; 声明四个字节（一个字节8个位）的内存地址， DWORD，相当于 EAX
-
指针与汇编
-
p = (char *)i; *p = i & 0x0f; # 相当于 MOV EAX i ; 给寄存器赋值 MOV BYTE [EAX], (i & 0x0f) ;给寄存器中的地址所代表的地址空间赋值
-
-
指针，又称为地址变量，用于存放内存地址值
4. 指针的第二种形式
void io_hlt(void);
void HariMain(void)
{
int i; /* 变量声明：i是一个32位整数 */
char *p; /* 变量p 是BYTE[]的地址 */
p = (char *) 0xa0000; /* 给地址变量赋值 */
for (i = 0; i <= 0xffff; i++)
{
*(p + i) = i & 0x0f;
}
for (;;)
{
io_hlt();
}
}
5. 指针的第三种用法
void io_hlt(void);
void HariMain(void)
{
int i; /* 变量声明：i是一个32位整数 */
char *p; /* 变量p 是BYTE[]的地址 */
p = (char *) 0xa0000; /* 给地址变量赋值 */
for (i = 0; i <= 0xffff; i++)
{
p[i] = i & 0x0f;
}
for (;;)
{
io_hlt();
}
}
- p[i]并不是数组，它 等价于 *(p + i), []是一个间址访问的操作，区别只是前者是6个字符，后者是4个字符，
6. 色号设定
- 处理操作系统的画面，需要使用颜色模式，我们通常使用RGB模式， 6个十六进制位，即24位来表示颜色，大小为 0 ~ 256
- 绘制一个操作系统模样的画面，只需要16种颜色就可以了
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);
/* 就算写在同一个源文件里，如果想在定义前使用，还是必须事先声明一下。 */
void init_palette(void);
void set_palette(int start, int end, unsigned char *rgb);
void HariMain(void)
{
int i; /* 变量声明：i是一个32位整数 */
char *p; /* 变量p 是BYTE[]的地址 */
p = (char *) 0xa0000; /* 给地址变量赋值 */
for (i = 0; i <= 0xffff; i++)
{
p[i] = i & 0x0f;
}
for (;;)
{
io_hlt();
}
}
void init_palette(void) //声明一个16种颜色的常数列表
{
static unsigned char table_rgb[16 * 3] = {
0x00, 0x00, 0x00, /* 0 : 黑 */
0xff, 0x00, 0x00, /* 1 : 亮红 */
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, 0x00, 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);
rgb += 3;
}
io_store_eflags(eflags); /* 复原中断许可标志 */
return;
}
- 函数init_palette用于声明一个颜色的常数列表，unsigned是为了防止 0xff被误解为-1，所以声明为无符号整数
- 函数 set_palette 用于多次调用 io_out8, 往指定的装置（device，在这里是指调色板)内传送数据
- OUT指令
- CPU 给各种设备发送电信号
- IN指令
- CPU从各种设备中获取电信号
- 为了区分不同的设备，给不同的设备分配不同的port(端口)
调色板的访问步骤
-
在一连串的访问中屏蔽中断（如CLI)
-
把想要设定的调色板号码写入 0x03c8, 再按照RGB的顺序写入0x03c9，继续写入则继续按照RGB的顺序写入0x03c9即可
-
想要读取当前调色板的状态，先将调色板的颜色写入0x03c7,在从0x03c9读取3次，即RGB的值，继续读取则继续按照RGB的顺序读出即可
-
恢复状态，一开始如果屏蔽了中断，则最后也要执行对应的指令（如一开始执行了CLI，则最后执行STI）
-
代码如下：
-
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); rgb += 3; } io_store_eflags(eflags); /* 复原中断许可标志 */ return; }
-
-
CLI指令 ( clear interrupt flag)
- 将中断标志（interrupt flag) 置为0的执行
- 此时，当COU遇到中断请求时，由于中断标识位 是 0 ，所以忽略中断请求
-
STI指令 （set interrupt flag)
- 将中断标志置为1，由于中断标志位 是 1，立即处理中断请求
中断寄存器 - EFLAGS
- 一个由 FLAGS扩展而来的32位寄存器，FLAGS是用于存储进位标志和终端标志等标志的寄存器
- 在开始设定调色板之前先执行CLI，此时把中断标志记录到eflags寄存器中
- 在处理结束后，将中断标志位按照eflags寄存器的记录恢复到原的值
naskfunc.nas
; naskfunc
; TAB=4
[FORMAT "WCOFF"] ; 制作目标文件的模式
[INSTRSET "i486p"] ; 要使用486指令的语句
[BITS 32] ; 制作32位模式用的机器语言
[FILE "naskfunc.nas"] ; 原文件名信息
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 ; 指 PUSH EFLAGS
POP EAX
RET
_io_store_eflags: ; void io_store_eflags(int eflags);
MOV EAX,[ESP+4]
PUSH EAX
POPFD ; 指 POP EFLAGS
RET
- 与EFLAGS寄存器有关的压栈与弹栈操作
- PUSHFD 指令 - push flags double-word
- 将标志位的值按照双字节压入栈
- POPFD 指令
- 效果与PUSHFD相反
- PUSHFD 指令 - push flags double-word
- io_load_eflags 函数是需要返回值的，_io_load_eflags中的RET语句，就是返回EAX中的值
7. 绘制矩形
- 当前的画面模式下，画面上的像素是 320*200（64000）个
- 假设左上角坐标为 （0,0），右下角的坐标为（319,319），那么像素坐标（x,y) 的位置对应的VRAM地址如下
- 0xa0000 + x + y * 320
- 不同的画面模式，只是起始地址与y的系数320不同，其他类似
- 按照计算得到的像素地址，往该地址的内存中放入某种颜色的号码，那么画面上该像素点的位置就会显示相应号码的颜色
#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 HariMain(void)
{
char *p;
init_palette();
p = (char *) 0xa0000;
boxfill8(p, 320, COL8_FF0000, 20, 20, 120, 120);
boxfill8(p, 320, COL8_00FF00, 70, 50, 170, 150);
boxfill8(p, 320, COL8_0000FF, 120, 80, 220, 180);
for (;;)
{
io_hlt();
}
}
void init_palette(void)
{
static unsigned char table_rgb[16 * 3] = {
0x00, 0x00, 0x00, /* 0 : 黑 */
0xff, 0x00, 0x00, /* 1 : 亮红 */
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, 0x00, 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);
rgb += 3;
}
io_store_eflags(eflags); /* 复原中断许可标志 */
return;
}
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;
boolfill8函数分析
- xsize是x轴像素的大小， c是像素内容 , 然后按照像素的x，y轴范围，给相应的显存地址中写入代表颜色的号码宏定义
8. 总结
naskfunc.nas 汇编代码
- 语言程序函数所调用的汇编函数的定义
; naskfunc
; TAB=4
[FORMAT "WCOFF"] ; 制作目标文件的模式
[INSTRSET "i486p"] ; 要使用486指令的语句
[BITS 32] ; 制作32位模式用的机器语言
[FILE "naskfunc.nas"] ; 原文件名信息
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 ; 指 PUSH EFLAGS
POP EAX
RET
_io_store_eflags: ; void io_store_eflags(int eflags);
MOV EAX,[ESP+4]
PUSH EAX
POPFD ; 指 POP EFLAGS
RET
bootpack.c 启动文件
- C语言程序
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 boxfill8(unsigned char *vram, int xsize, unsigned char c, int x0, int y0, int x1, int y1);
#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
// 成功画出一个矩形
void HariMain(void)
{
char *vram;
int xsize,ysize;
init_palette();
vram = (char *) 0xa0000;
xsize = 320;
ysize = 200;
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();
}
}
void init_palette(void)
{
static unsigned char table_rgb[16 * 3] = {
0x00, 0x00, 0x00, /* 0 : 黑 */
0xff, 0x00, 0x00, /* 1 : 亮红 */
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, 0x00, 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);
rgb += 3;
}
io_store_eflags(eflags); /* 复原中断许可标志 */
return;
}
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;
}
asmhead.nas 文件
- 为了调用C语言程序，而编写的汇编程序代码
; haribote-os boot asm
; TAB=4
BOTPAK EQU 0x00280000 ; bootpack装载处
DSKCAC EQU 0x00100000 ; 磁盘缓存的地方
DSKCAC0 EQU 0x00008000 ; 磁盘高速缓存的场所（实时模式）
; 有关BOOT_INFO
CYLS EQU 0x0ff0 ; 设定启动区
LEDS EQU 0x0ff1
VMODE EQU 0x0ff2 ; 关于颜色数目的信息，颜色的位数
SCRNX EQU 0x0ff4 ; 分辨率的X（screen x）
SCRNY EQU 0x0ff6 ; 分辨率的Y（screen y)
VRAM EQU 0x0ff8 ; 图像缓冲区的开始地址
ORG 0xc200 ; 这个程序要被装载到内存的什么地方呢？
; 画面模式设定
MOV AL,0x13 ; VGA显卡，320x200x8位彩色
MOV AH,0x00
INT 0x10
MOV BYTE [VMODE],8 ; 记录画面模式（C语言参照）
MOV WORD [SCRNX],320
MOV WORD [SCRNY],200
MOV DWORD [VRAM],0x000a0000
; 用BIOS取得键盘各种LED指示灯的状态
MOV AH,0x02
INT 0x16 ; keyboard BIOS
MOV [LEDS],AL
; 使PIC不授受一切中断
; 如果要初始PIC的话，要在AT兼容的规范中，
; 如果不把这家伙放在CLI面前，我偶尔会举起来
; 稍后进行PIC的初始化
MOV AL,0xff
OUT 0x21,AL
NOP ; 如果连续OUT命令的话，可能会有不太好的机型
OUT 0xa1,AL
CLI ; 甚至禁止CPU层面插队
; cpu从1 mb以上的内存,a20gate设定
CALL waitkbdout
MOV AL,0xd1
OUT 0x64,AL
CALL waitkbdout
MOV AL,0xdf ; enable A20
OUT 0x60,AL
CALL waitkbdout
; 保护模式过渡
[INSTRSET "i486p"] ; 用于记述想要使用的486命令
LGDT [GDTR0] ; 暂定GDT设定
MOV EAX,CR0
AND EAX,0x7fffffff ; 使bit31为0（为子禁止寻乎）
OR EAX,0x00000001 ; 使bit0为1（为子保护模式转移）
MOV CR0,EAX
JMP pipelineflush
pipelineflush:
MOV AX,1*8 ; 可读区段32bit
MOV DS,AX
MOV ES,AX
MOV FS,AX
MOV GS,AX
MOV SS,AX
; bootpack的传送
MOV ESI,bootpack ; 传输源
MOV EDI,BOTPAK ; 传输目的地
MOV ECX,512*1024/4
CALL memcpy
; 顺便磁盘数据也向原来的位置传送
; 首先从引导扇区
MOV ESI,0x7c00 ; 传输源
MOV EDI,DSKCAC ; 传输目的地
MOV ECX,512/4
CALL memcpy
; 剩下的全部
MOV ESI,DSKCAC0+512 ; 传输源
MOV EDI,DSKCAC+512 ; 传输目的地
MOV ECX,0
MOV CL,BYTE [CYLS]
IMUL ECX,512*18*2/4 ; 从柱面数转换成字节数 /4
SUB ECX,512/4 ; 通过IPL减去
CALL memcpy
; 我们已经完成了需要使用asmhead 进行的所有操作
; 放到bootpack中
; 启动bootpack
MOV EBX,BOTPAK
MOV ECX,[EBX+16]
ADD ECX,3 ; ECX += 3;
SHR ECX,2 ; ECX /= 4;
JZ skip ; 无需转移
MOV ESI,[EBX+20] ; 传输源
ADD ESI,EBX
MOV EDI,[EBX+12] ; 传输目的地
CALL memcpy
skip:
MOV ESP,[EBX+12] ; 堆栈初始值
JMP DWORD 2*8:0x0000001b
waitkbdout:
IN AL,0x64
AND AL,0x02
JNZ waitkbdout ; 如果AND的结果不为0，请跳转至waitkbdou
RET
memcpy:
MOV EAX,[ESI]
ADD ESI,4
MOV [EDI],EAX
ADD EDI,4
SUB ECX,1
JNZ memcpy ; 如果减法不为0，则返回memcpy
RET
; memcpy也可以用字符串指令编写，除非你忘记了地址大小写前缀
ALIGNB 16
GDT0:
RESB 8 ; 空选择器
DW 0xffff,0x0000,0x9200,0x00cf ; 读/定段32bit
DW 0xffff,0x0000,0x9a28,0x0047 ; 可执行段32bit(用于bootpack)
DW 0
GDTR0:
DW 8*3-1
DD GDT0
ALIGNB 16
bootpack:
ipl10.nas 启动程序装载器
-
这个程序就从软盘读取10个柱面 即 10 * 2 * 18 * 512, = 180KB内容装载到内存中，填满了0x8200 = 0x34fff
-
ipl程序会加载操作系统程序到指定的位置，ipl程序执行完成之后就会跳转到目标位置执行执行操作系统程序（这里是asmhead.nas）
-
; 跳转到asmhead.nas程序所在位置 MOV [0x0ff0],CH ; IPL读到什么地方结束 JMP 0xc200
-
; haribote-ipl
; TAB=4
CYLS EQU 10 ; 要读取到什么程度
ORG 0x7c00 ; 启动装载程序
; 以下记述用于标准FAT12格式软盘
JMP entry
DB 0x90
DB "HARIBOTE" ; 磁盘名称（可以是任意字符串）
DW 512 ; 每个扇区的大小（必须是512）
DB 1 ; 簇的大小（必须为一个扇区）
DW 1 ; FAT12的起始位置（一般从第一个扇区开始
DB 2 ; FAT的个数（必须为2）
DW 224 ; 根目录的大小（一般设成224项）
DW 2880 ; 该磁盘的大小（必须是2880扇区）
DB 0xf0 ; 该磁盘的种类（必须是0xf0
DW 9 ; FAt的长度（必须是9扇区）
DW 18 ; 一个磁道有几个扇区（必须是18）
DW 2 ; 磁头数（必须是2）
DD 0 ; 不使用分区，必须是0
DD 2880 ; 磁盘大小
DB 0,0,0x29 ; 意义不明固定
DD 0xffffffff ; （可能是）卷标号码
DB "HARIBOTEOS " ; 磁盘的名称（11字节）
DB "FAT12 " ; 磁盘格式名称（8字节）
RESB 18 ; 先空出18字节
; 程序主体
entry:
MOV AX,0 ; 初始化寄存器
MOV SS,AX
MOV SP,0x7c00
MOV DS,AX
; 读磁盘
MOV AX,0x0820
MOV ES,AX
MOV CH,0 ; 柱面 0
MOV DH,0 ; 磁头 0
MOV CL,2 ; 扇区 2
readloop:
MOV SI,0 ; 记录失败次数的寄存器
retry:
MOV AH,0x02 ; AH=0x02 : 读入磁盘
MOV AL,1 ; 1 个扇区
MOV BX,0
MOV DL,0x00 ; A 驱动器
INT 0x13 ; 调用磁盘BIOS
JNC next ; 没出错时跳转到next
ADD SI,1 ; SI 加 1
CMP SI,5 ; 比较 SI 与 5
JAE error ; SI >= 5 时，跳转到error
MOV AH,0x00
MOV DL,0x00 ; A 驱动器
INT 0x13 ; 重置驱动器
JMP retry
next:
MOV AX,ES ; 把内存地址后移0x200
ADD AX,0x0020
MOV ES,AX ; 因为没有 ADD ES,0x020 指令，所以这里稍微绕个弯
ADD CL,1 ; CL 加 1
CMP CL,18 ; 比较 CL 与 18
JBE readloop ; 如果 CL <= 18，则跳转至readloop
MOV CL,1
ADD DH,1
CMP DH,2
JB readloop ; 如果 DH < 2， 则跳转到readloop
MOV DH,0
ADD CH,1
CMP CH,CYLS
JB readloop ; 如果 CH < CYLS，则跳转至readloop
; 因为看完了实行haribote.sys
MOV [0x0ff0],CH ; IPL读到什么地方结束
JMP 0xc200
error:
MOV SI,msg
putloop:
MOV AL,[SI]
ADD SI,1 ; SI 加 1
CMP AL,0
JE fin
MOV AH,0x0e ; 显示一个文字
MOV BX,15 ; 指定字符颜色
INT 0x10 ; 调用显卡BIOS
JMP putloop
fin:
HLT ; 让CPu停止，等待指令
JMP fin ; 无限循环
msg:
DB 0x0a, 0x0a ; 换行两次
DB "load error"
DB 0x0a ; 换行
DB 0
RESB 0x7dfe-$ ; 重复0x00一直到0x7dfe
DB 0x55, 0xaa
Makefile 文件
- 编译运行
TOOLPATH = ../z_tools/
INCPATH = ../z_tools/haribote/
MAKE = $(TOOLPATH)make.exe -r
NASK = $(TOOLPATH)nask.exe
CC1 = $(TOOLPATH)cc1.exe -I$(INCPATH) -Os -Wall -quiet
GAS2NASK = $(TOOLPATH)gas2nask.exe -a
OBJ2BIM = $(TOOLPATH)obj2bim.exe
BIM2HRB = $(TOOLPATH)bim2hrb.exe
RULEFILE = $(TOOLPATH)haribote/haribote.rul
EDIMG = $(TOOLPATH)edimg.exe
IMGTOL = $(TOOLPATH)imgtol.com
COPY = copy
DEL = del
# 默认
default :
$(MAKE) img
# 文件生成规则
ipl10.bin : ipl10.nas Makefile
$(NASK) ipl10.nas ipl10.bin ipl10.lst
asmhead.bin : asmhead.nas Makefile
$(NASK) asmhead.nas asmhead.bin asmhead.lst
bootpack.gas : bootpack.c Makefile
$(CC1) -o bootpack.gas bootpack.c
bootpack.nas : bootpack.gas Makefile
$(GAS2NASK) bootpack.gas bootpack.nas
bootpack.obj : bootpack.nas Makefile
$(NASK) bootpack.nas bootpack.obj bootpack.lst
naskfunc.obj : naskfunc.nas Makefile
$(NASK) naskfunc.nas naskfunc.obj naskfunc.lst
bootpack.bim : bootpack.obj naskfunc.obj Makefile
$(OBJ2BIM) @$(RULEFILE) out:bootpack.bim stack:3136k map:bootpack.map \
bootpack.obj naskfunc.obj
# 3MB+64KB=3136KB
bootpack.hrb : bootpack.bim Makefile
$(BIM2HRB) bootpack.bim bootpack.hrb 0
haribote.sys : asmhead.bin bootpack.hrb Makefile
copy /B asmhead.bin+bootpack.hrb haribote.sys
haribote.img : ipl10.bin haribote.sys Makefile
$(EDIMG) imgin:../z_tools/fdimg0at.tek \
wbinimg src:ipl10.bin len:512 from:0 to:0 \
copy from:haribote.sys to:@: \
imgout:haribote.img
# 命令
img :
$(MAKE) haribote.img
run :
$(MAKE) img
$(COPY) haribote.img ..\z_tools\qemu\fdimage0.bin
$(MAKE) -C ../z_tools/qemu
install :
$(MAKE) img
$(IMGTOL) w a: haribote.img
clean :
-$(DEL) *.bin
-$(DEL) *.lst
-$(DEL) *.gas
-$(DEL) *.obj
-$(DEL) bootpack.nas
-$(DEL) bootpack.map
-$(DEL) bootpack.bim
-$(DEL) bootpack.hrb
-$(DEL) haribote.sys
src_only :
$(MAKE) clean
-$(DEL) haribote.img
运行
- 通过 !cons_nt.bat 启动命令行，输入 make run
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