41 内核中的屏幕打印

参考

https://blog.51cto.com/13475106/category6.html及狄泰软件相关课程

 

一.屏幕的打印-使用C语言设计一组打印函数，为后续进一步开发内核功能做准备

内核中的屏幕打印模块

这里有三个不同的入口,在screen.模块中是提供保护模式下在屏幕下打印文本的功能，该模块的具体实现是

如图所示有7个接口需要设计，最重要的一个函数为void PrintChar(char c)-打印字符串的函数，由此总结了以上七个函数接口的关系，如下图所示

如图所示中心函数就为上文所说的函数，由此可以得出上图的关系

二.void PrintChar(char c)函数的实现

可以得出最重要的函数为void PrintChar(char c)，所以来实现该函数
1.功能定义:在屏幕上打印一个字符
2.实现原理:直接在显存对应的位置写入数据

由上图可知，写入数据的部分可以用四行汇编的语言来实现，但是通过之前的学习，应该是C语言来实现内核开发的，原因是在屏幕打印字符串使用汇编语言较简单，同时汇编的指令有时是必须由汇编语言来实现，之后在C语言调用。
三.语言中的内嵌汇编-内嵌汇编的语法格式

代码示例

从代码示例可以看到该函数是C语言来编写的，但是通过asm volatile关键字来实现汇编语言的内嵌，在这里需要注意的是因为使用GCC编译器，所以在内嵌汇编时使用的时AT&T汇编格式(与nasm汇编格式不同)

三.屏幕打印的实现

1.首先创建screen.c与screen.h的文件，同时在makefile中进行改动，同时在编译后需要将编译之后的文件保存在后面，所以改代的地方如下

 

2.screen.h头文件的实现

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#ifndef SCREEN_H #define SCREEN_H   #define SCREEN_WIDTH    80//定义的宽与高-横坐标与纵坐标 #define SCREEN_HEIGHT   25   typedef enum//颜色枚举类型的定义 {     SCREEN_GRAY   = 0x07,     SCREEN_BLUE   = 0x09,     SCREEN_GREEN  = 0x0A,     SCREEN_RED    = 0x0C,     SCREEN_YELLOW = 0x0E,     SCREEN_WHITE  = 0x0F } PrintColor; //接口的声明 void ClearScreen(); int  SetPrintPos(short w, short h); void SetPrintColor(PrintColor c); int PrintChar(char c); int PrintString(const char* s); int PrintIntDec(int n); int PrintIntHex(unsigned int n);   #endif

3.screen.c的实现-int SetPrintPos与void SetPrintColor

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static int  gPosW = 0; static int  gPosH = 0;//全局变量的定义 static char gColor = SCREEN_WHITE;   int SetPrintPos(short w, short h) {     int ret = 0;       if( ret = ((0 <= w) && (w <= SCREEN_WIDTH) && (0 <= h) && (h <= SCREEN_HEIGHT)) )     {         unsigned short bx = SCREEN_WIDTH * h + w;           gPosW = w;         gPosH = h;           asm volatile(             "movw %0,      %%bx\n"             "movw $0x03D4, %%dx\n"             "movb $0x0E,   %%al\n"             "outb %%al,    %%dx\n"             "movw $0x03D5, %%dx\n"             "movb %%bh,    %%al\n"             "outb %%al,    %%dx\n"             "movw $0x03D4, %%dx\n"             "movb $0x0F,   %%al\n"             "outb %%al,    %%dx\n"             "movw $0x03D5, %%dx\n"             "movb %%bl,    %%al\n"             "outb %%al,    %%dx\n"             :             : "r"(bx)             : "ax", "bx", "dx"         );     }       return ret; }   void SetPrintColor(PrintColor c) {     gColor = c; }

4.PrintChar函数的实现

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int PrintChar(char c) {     int ret = 0;       if( (c == '\n') || (c == '\r') )//需要注意这两个字符，当出现这俩个时换行，不进行打印     {         ret = SetPrintPos(0, gPosH + 1);//重新换行     }     else     {         int pw = gPosW;         int ph = gPosH;           if( (0 <= pw) && (pw <= SCREEN_WIDTH) && (0 <= ph) && (ph <= SCREEN_HEIGHT) )         {             int edi = (SCREEN_WIDTH * ph + pw) * 2;//位置的确定             char ah = gColor;//颜色的确定             char al = c;//具体打印的字符             //汇编的嵌入 l四个字节，b为一个字节，w为俩个字节             asm volatile(                "movl %0,   %%edi\n"                "movb %1,   %%ah\n"                "movb %2,   %%al\n"                "movw %%ax, %%gs:(%%edi)"                "\n"                :                : "r"(edi), "r"(ah), "r"(al)                : "ax", "edi"             );               pw++;               if( pw == SCREEN_WIDTH )             {                 pw = 0;                 ph = ph + 1;             }               ret = 1;         }           SetPrintPos(pw, ph);     }       return ret; }

5.需要将loader.asm进行设置，因为是在32位的保护模式下运行的，选择子也需要改动

6.PrintString的实现
实现方式-循环调用PrintChar直到遇到0结束符
int PrintIntHex的实现
实现方式-将参数n转换为对应的16进制数字字符串，调用PrintString打印转换得到的字符串

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int PrintString(const char* s)//需f要对参数进行判断，如果参数为空，返回-1 {     int ret = 0;       if( s != NULL )     {         while( *s )         {             ret += PrintChar(*s++);//不为空时进行循环，直到遇见结束符结束         }     }     else     {         ret = -1;     }       return ret; }   //在这里需要单独对NULL进行定义   kernel.h   #ifndef KERNEL_H #define KERNEL_H   #define NULL ((void*)0)   #endif

屏幕清空的操作如下

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void ClearScreen()//二重循环对屏幕每一个位置打印空字符 {     int h = 0;     int w = 0;       SetPrintPos(0, 0);       for(h=0; h<SCREEN_HEIGHT; h++)     {         for(w=0; w<SCREEN_WIDTH; w++)         {             PrintChar(' ');         }     }       SetPrintPos(0, 0); }

PrintIntHex()的实现

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int PrintIntHex(unsigned int n) {     char hex[11] = {'0', 'x', 0};//将整数进行转换     int i = 0;       for(i=9; i>=2; i--)     {         int p = n & 0xF;//位与判断           if( p < 10 )         {             hex[i] = ('0' + p);//将0-9数字转换为字符         }         else         {             hex[i] = ('A' + p - 10);//当低四位大于10，A B C         }           n = n >> 4;//将N右移四位     }       return PrintString(hex);//16进制的字符串打印 }

在之前实现了其中的函数接口，接下来对剩下的函数接口进行实现
int PrintIntDec(int c)--递归推导
代码实现-十进制

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int PrintIntDec(int n) {     int ret = 0;       if( n < 0 )     {         ret += PrintChar('-');//多打印一个字符           n = -n;           ret += PrintIntDec(n);     }     else     {         if( n < 10 )         {             ret += PrintChar('0' + n);         }         else         {             ret += PrintIntDec(n/10);             ret += PrintIntDec(n%10);         }     }       return ret; }

在保护模式下的光标跟踪-两个不同指定端口的操作

上图所示的是高八位与低八位的光标设置，代码实现已经在int SetPrintPos(short w, short h)函数中进行实现，将光标设置高8位与低8位的汇编代码内嵌到C语言代码中

实验与结果-符合预期的结果

与该实验相关的代码在该地址进行保存，需要可以进行下载https://down.51cto.com/13465106/up

小结

1.GCC编译器只支持AT&T格式的内嵌汇编
2.通过汇编的方式可实现PrintCha()函数
3.PrintCha()是其它屏幕打印函数的基础
4.通过操作0x03D4与0x03D5端口对光标位置进行设置