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30天自制操作系统
第5天 结构体、文字显示与GDT/IDT初始化
接收启动信息
harib02a
准备材料（windows环境）
- VMware Workstation
- Visual Studio Code
- 程序和源代码：https://pan.baidu.com/s/1bFGAYgnA0m9KB7tzFrMD5g
提取码：d210 - Makefile
- windows 批处理
开始实验
在tolset文件夹下创建子文件侠harib02a;
打开记事本，输入以下代码并另存为 !cons_nt.bat文件（windows 批处理），存放在harib02a文件夹中;
cmd.exe
ps:当然也可以直接使用 win + r 快捷键也可以，不过最好还是创建一个比较好。因为以后打开时不需要再麻烦了。
- 打开vc code,输入以下代码并保存为 naskfunc.nas,存放在harib02a文件夹中；
; 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
- 打开vc code,输入以下代码并保存为 bootpack.c 存放在haribooj文件夹中。
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);
void init_screen(char *vram, int x, int y);
#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 *vram;
int xsize, ysize;
short *binfo_scrnx, *binfo_scrny;
int *binfo_vram;
init_palette();
binfo_scrnx = (short *) 0x0ff4;
binfo_scrny = (short *) 0x0ff6;
binfo_vram = (int *) 0x0ff8;
xsize = *binfo_scrnx;
ysize = *binfo_scrny;
vram = (char *) *binfo_vram;
init_screen(vram, xsize, ysize);
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;
}
void init_screen(char *vram, int x, int y)
{
boxfill8(vram, x, COL8_008484, 0, 0, x - 1, y - 29);
boxfill8(vram, x, COL8_C6C6C6, 0, y - 28, x - 1, y - 28);
boxfill8(vram, x, COL8_FFFFFF, 0, y - 27, x - 1, y - 27);
boxfill8(vram, x, COL8_C6C6C6, 0, y - 26, x - 1, y - 1);
boxfill8(vram, x, COL8_FFFFFF, 3, y - 24, 59, y - 24);
boxfill8(vram, x, COL8_FFFFFF, 2, y - 24, 2, y - 4);
boxfill8(vram, x, COL8_848484, 3, y - 4, 59, y - 4);
boxfill8(vram, x, COL8_848484, 59, y - 23, 59, y - 5);
boxfill8(vram, x, COL8_000000, 2, y - 3, 59, y - 3);
boxfill8(vram, x, COL8_000000, 60, y - 24, 60, y - 3);
boxfill8(vram, x, COL8_848484, x - 47, y - 24, x - 4, y - 24);
boxfill8(vram, x, COL8_848484, x - 47, y - 23, x - 47, y - 4);
boxfill8(vram, x, COL8_FFFFFF, x - 47, y - 3, x - 4, y - 3);
boxfill8(vram, x, COL8_FFFFFF, x - 3, y - 24, x - 3, y - 3);
return;
}
ps: 出现任务栏，
；
- 打vc code，输入以下代码并保存为 asmhead.nas,存放在harib02a文件夹中。
; 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:
- 打开 VC code 创建 ipl10.nas 文件，输入以下代码，也存放的harib02a中；
; 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
- 打开记事本，输入以下代码，另存为 make.bat, 同样放到harib02a中；
..\z_tools\make.exe %1 %2 %3 %4 %5 %6 %7 %8 %9
- 创建 Makefile,并输入以下代码并存放到harib02a中;
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
编译及运行
-
双击 !cons_nt.bat,并在打开的命令行中输入 make run
在这里插入图片描述 -
VMware中运行结果，如下图
在这里插入图片描述
ps: 结果就是这样，因为本次实验的目的是任务栏(harib02a)，光标没有了且输出了矩形，以后会有更精彩。敬请期待！
好的今天到这里harib02a就张结束了，请大家多多支持！！！
