前情提要
前面我们已经进入内核程序了，中间穿插了一点特权级的知识，现在我们开始准备一个打印函数
很不幸，还有汇编程序
一、C调用规约
因为涉及到C与汇编的联合编程，我们这里简述一下调用规约，调用规约就是约定参数压栈顺序问题，还有栈空间的清理工作。
真的是有很多种调用规约，因为是简述，我们举个我们用到的cdecl的例子。
函数
int subtract(int a, int b); //被调用者
int sub = subtract (3,2); // 主调用者
主调用者，从右到左压栈，回收栈空间
push 2 ;压入参数b
push 3 ;压入参数a
call subtract ;调用函数subtract
add esp, 8 ;回收（清理）栈空间
被调用者保存寄存器，返回值放在EAX中
push ebp ;压入ebp备份
mov ebp,esp ;将esp赋值给ebp
mov eax,[ebp+0x8] ;偏移8字节处为第1个参数a
add eax,[ebp+0xc] ;偏移0xc字节处是第2个参数b
mov esp,ebp ;为防止中间有入栈操作，用ebp恢复esp
pop ebp ;将ebp恢复
ret
二、显卡的端口控制
VGA中的寄存器可以分为
这些只是寄存器的分组，实际上比这个要多很多。
CRT controller寄存器组的端口地址被设置为0x3Bx，Address Register和Data Register的端口地址实际值为3B4h-3B5h。并且为了兼容monochrome 适配器（显卡），Input Status #1 Register寄存器的端口地址被设置为0x3BA。
三、打印单个字符
我们创建一个 put_char 函数
; os/src/lib/kernel/print.s
TI_GDT equ 0
RPL0 equ 0
SELECTOR_VIDEO equ (0x0003<<3) + TI_GDT + RPL0
[bits 32]
section .text
global put_char
put_char:
pushad ; 备份32位寄存器环境
mov ax, SELECTOR_VIDEO ; 不能直接把立即数送入段寄存器
mov gs, ax ; 所以每次都要给视频段选择子赋值，避免错误
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;获取光标位置
;先获得高8位
mov dx, 0x03d4 ;索引寄存器
mov al, 0x0e ;用于提供光标位置的高8位
out dx, al
mov dx, 0x03d5 ;通过读写数据端口0x3d5来获得或设置光标位置
in al, dx ;得到了光标位置的高8位
mov ah, al
;再获取低8位
mov dx, 0x03d4
mov al, 0x0f
out dx, al
mov dx, 0x03d5
in al, dx
;将光标存入bx
mov bx, ax
;下面这行是在栈中获取待打印的字符
mov ecx, [esp + 36] ;pushad压入4×8＝32字节,加上主调函数的返回地址4字节,故esp+36字节
cmp cl, 0xd ;CR是0x0d,LF是0x0a
jz .is_carriage_return
cmp cl, 0xa
jz .is_line_feed
cmp cl, 0x8 ;BS(backspace)的asc码是8
jz .is_backspace
jmp .put_other
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;判断是否为退格
.is_backspace:
dec bx
shl bx,1
mov byte [gs:bx], 0x20 ;将待删除的字节补为0或空格皆可
inc bx
mov byte [gs:bx], 0x07
shr bx,1
jmp .set_cursor
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;是ascii码
.put_other:
shl bx, 1 ; 光标位置是用2字节表示,将光标值乘2,表示对应显存中的偏移字节
mov [gs:bx], cl ; ascii字符本身
inc bx
mov byte [gs:bx],0x07 ; 字符属性
shr bx, 1 ; 恢复老的光标值
inc bx ; 下一个光标值
cmp bx, 2000
jl .set_cursor ; 若光标值小于2000,表示未写到显存的最后,则去设置新的光标值
; 若超出屏幕字符数大小(2000)则换行处理
.is_line_feed: ; 是换行符LF(\n)
.is_carriage_return: ; 是回车符CR(\r)
xor dx, dx ; dx是被除数的高16位,清0.
mov ax, bx ; ax是被除数的低16位.
mov si, 80 ; 由于是效仿linux，linux中\n便表示下一行的行首，所以本系统中，
div si ; 把\n和\r都处理为linux中\n的意思，也就是下一行的行首。
sub bx, dx ; 光标值减去除80的余数便是取整
.is_carriage_return_end: ; 回车符CR处理结束
add bx, 80
cmp bx, 2000
.is_line_feed_end: ; 若是LF(\n),将光标移+80便可。
jl .set_cursor
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;滚动屏幕
.roll_screen: ; 若超出屏幕大小，开始滚屏
cld
mov ecx, 960 ; 一共有2000-80=1920个字符要搬运,共1920*2=3840字节.一次搬4字节,共3840/4=960次
mov esi, 0xb80a0 ; 第1行行首
mov edi, 0xb8000 ; 第0行行首
rep movsd
mov ebx, 3840 ; 最后一行填充为空白
mov ecx, 80 ; 一行是80字符(160字节),每次清空1字符(2字节),一行需要移动80次
.cls:
mov word [gs:ebx], 0x0720 ;0x0720是黑底白字的空格键
add ebx, 2
loop .cls
mov bx,1920 ;将光标值重置为1920,最后一行的首字符.
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;设置光标值为bx
.set_cursor:
mov dx, 0x03d4 ;索引寄存器
mov al, 0x0e ;用于提供光标位置的高8位
out dx, al
mov dx, 0x03d5 ;通过读写数据端口0x3d5来获得或设置光标位置
mov al, bh
out dx, al
mov dx, 0x03d4
mov al, 0x0f
out dx, al
mov dx, 0x03d5
mov al, bl
out dx, al
.put_char_done:
popad
ret
这个函数还是用汇编写的，因为涉及到操作一些端口。
四、打印字符串
由于我们已经实现了打印一个字符的方法，所以这里我们使用C编程来实现打印字符串，与打印数字
void put_str(uint8_t* _str) {
while(*_str) {
put_char(*_str);
_str++;
}
return NULL;
}
调用我们在汇编中写的接口
五、打印数字
/* 把一个32位无符号数写到控制台光标处，十进制 */
void put_int(uint32_t num) {
char int_digits[] = "0123456789";
char int_string[20]; // 无符号整数转换为十六进制最多占据8位字符，再加上字符串结束符'\0'
int i = 0;
if (num == 0) {
int_string[0] = '0';
int_string[1] = '\0';
} else {
while (num != 0) {
int_string[i] = int_digits[num % 10];
num /= 10;
i++;
}
int_string[i] = '\0';
// 反转字符串
int start = 0, end = i - 1;
while (start < end) {
char temp = int_string[start];
int_string[start] = int_string[end];
int_string[end] = temp;
start++;
end--;
}
}
put_str(int_string);
}
/* 把一个32位无符号数写到控制台光标处，十六进制 */
void put_hex(uint32_t num) {
char hex_digits[] = "0123456789ABCDEF";
char hex_string[9]; // 无符号整数转换为十六进制最多占据8位字符，再加上字符串结束符'\0'
int i = 0;
if (num == 0) {
hex_string[0] = '0';
hex_string[1] = '\0';
} else {
while (num != 0) {
hex_string[i] = hex_digits[num % 16];
num /= 16;
i++;
}
hex_string[i] = '\0';
// 反转字符串
int start = 0, end = i - 1;
while (start < end) {
char temp = hex_string[start];
hex_string[start] = hex_string[end];
hex_string[end] = temp;
start++;
end--;
}
}
put_char('0');
put_char('x');
put_str(hex_string);
}
写了两个接口，一个用来打印十进制，一个用来打印十六进制。
六、使用makefile
之前一直是几个程序，因为现在程序变多了，我们也使用一下makefile，提升编译效率
AS = nasm
CC = gcc
LD = ld
ACFLAG = -Wall -m32 -c -fno-builtin -fno-stack-protector -W -Wstrict-prototypes -Wmissing-prototypes
ASFLAG = -I src/boot/
LDFLAG = -m elf_i386 -e main -Ttext 0xc0001500 -T os.lds
###################################################################################### 头文件
INCUDIRS := src/lib \
src/lib/kernel
INCLUDE := $(patsubst %, -I %, $(INCUDIRS))
###################################################################################### C文件与S文件的编译
SRCDIRS := src/kernel \
src/lib \
src/lib/kernel
SFILES := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.s))
CFILES := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.c))
SFILENDIR := $(notdir $(SFILES))
CFILENDIR := $(notdir $(CFILES))
SOBJS := $(patsubst %.s, build/%.o, $(SFILENDIR))
COBJS := $(patsubst %.c, build/%.o, $(CFILENDIR))
OBJS := $(COBJS) $(SOBJS)
VPATH := $(SRCDIRS)
$(SOBJS):build/%.o:%.s
$(AS) -f elf $(ASFLAG) $(INCLUDE) $< -o $@
$(COBJS):build/%.o:%.c
$(CC) $(ACFLAG) $(INCLUDE) $< -o $@
###################################################################################### 单独编译代码启动
bin/mbr.bin: src/boot/mbr.s
$(AS) $(ASFLAG) $< -o $@
bin/loader.bin: src/boot/loader.s
$(AS) $(ASFLAG) $< -o $@
###################################################################################### 链接代码 # $(LD) $^ $(LDFLAGS) -o $@
bin/kernel.bin:$(OBJS)
$(LD) $(LDFLAG) $^ -o $@
.PHONY: mk_dir clear copy
# 查看编译缓存的文件是否存在，存在就继续，不存在则创建
mk_dir:
if [ ! -d build ];then mkdir build;fi
if [ ! -d bin ];then mkdir bin;fi
# 删除编译缓存的文件
clear:
rm -rf ./build/*
rm -rf ./bin/*
# 复制二进制程序
copy:
dd if=bin/mbr.bin of=/home/lyj/bochs/bin/hd60M.img bs=512 count=1 seek=0 conv=notrunc
dd if=bin/loader.bin of=/home/lyj/bochs/bin/hd60M.img bs=512 count=8 seek=1 conv=notrunc
dd if=bin/kernel.bin of=/home/lyj/bochs/bin/hd60M.img bs=512 count=200 seek=10 conv=notrunc
# 启动仿真
begin:
/home/lyj/bochs/bin/bochs -f /home/lyj/bochs/bin/bochsrc.disk
# 编译程序
build: bin/mbr.bin bin/loader.bin bin/kernel.bin
# 启动所有程序
all: mk_dir clear build copy begin
print:
@echo $(SOBJS)
@echo $(COBJS)
@echo $(OBJS)
七、仿真
看一下仿真结果
结束语
我们今天可以在终端上输出字符了，其中有四个接口函数。显示字符还是比较简单的，只是往相应的内存位置填充字符即可。
/* 把一个字符写到控制台光标处 */
void put_char(uint8_t char_asci);
/* 把一个字符串写到控制台光标处 */
void put_str(uint8_t* _str);
/* 把一个32位无符号数写到控制台光标处，十进制 */
void put_int(uint32_t num);
/* 把一个32位无符号数写到控制台光标处，十六进制 */
void put_hex(uint32_t num);
