30天自制操作系统第3天

一时失言乱红尘 2022-04-10 06:07 339阅读 0赞

上机环境: win10 + 虚拟机VMware  
成就:  
读取2+18+10个柱面  
启动区 将ipl.nas改写为ipl10.nas表示读取10个柱面  
将haribote.nas改写为asmhead.nas  
增加文件bootpack.c 这里的是正式主函数  
又增加了naskfunc.nas 用于保存实现汇编函数库,之后就能在别的文件中调用这里面的函数了

需要文件  
!cons\_nt.bat  
ipl.nas  
Makefile

--------------------

本次制作真正的启动区IPL

ipl.nas文件
    
    ; haribote-ipl   纸娃娃系统的的意思
    ; TAB=4
    
    		ORG		0x7c00			; 指明程序装载地址
    		;因为内存地址0是用来保存BIOS程序的,所以必须向后延长,所以伟大的开发们就定义了0x7C00
    
    ; 以下是记叙标准FAT12格式软盘
    
    		JMP		entry
    		DB		0x90
    		DB		"HELLOIPL"		; 启动区名称可以是任意的字符串
    		DW		512				; 	每个扇区的大小必须是512
    		DB		1				; 簇大小必须一个扇区
    		DW		1				; FAT起始位置(一般为第一个扇区开始)
    		DB		2				; FAT的个数
    		DW		224				; 根目录大小
    		DW		2880			; 磁盘大小
    		DB		0xf0			; 硬盘种类
    		DW		9				; FAT长度
    		DW		18				; 一个磁道几个扇区
    		DW		2				; 磁头数
    		DD		0				; 不使用分区,必须是0
    		DD		2880			; 重写一次磁盘大小
    		DB		0,0,0x29		; 意义不明,固定写法
    		DD		0xffffffff		; 卷标号码
    		DB		"HELLO-OS   "	; 磁盘名称
    		DB		"FAT12   "		; 磁盘格式名称
    		RESB	18				; 先空出18个字节
    
    ; 程序主体
    entry:
    		MOV		AX,0			; 初始化寄存器
    		MOV		SS,AX
    		MOV		SP,0x7c00
    		MOV		DS,AX
    
    ; 读一个扇区的程序
    
    		MOV		AX,0x0820
    		MOV		ES,AX
    		MOV		CH,0			; 柱面
    		MOV		DH,0			; 磁头0
    		MOV		CL,2			; 扇区2
    		
    		MOV		SI,0			; 记录失败次数
    
    retry:
    		MOV		AH,0x02			; AH=0x02 读磁盘
    		MOV		AL,1			;  读一个扇区
    		MOV		BX,0
    		MOV		DL,0x00			; A驱动器
    		INT		0x13			; 调用磁盘bios
    		JNC		fin				; 没出错跳转
    		
    		ADD		SI,1			
    		; SI++   这里SI循环5次后确定真的是失败了,就失败了
    		
    		CMP		SI,5			; SI与5比较
    		JAE		error			; SI >= 5 出错
    		MOV		AH,0x00
    		MOV		DL,0x00			; A驱动器
    		INT		0x13			; 重置驱动器
    		JMP		retry
    
    ; 主函数
    
    fin:		;循环等待
    		HLT						
    		JMP		fin				
    
    error:
    		MOV		SI,msg
    		
    putloop:  ;用于显示字
    		MOV		AL,[SI]
    		ADD		SI,1			;   = SI++;
    		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
    msg:		;待打印信息
    		DB		0x0a, 0x0a		; 
    		DB		"load error"
    		DB		0x0a			; 
    		DB		0
    
    		RESB	0x7dfe-$		; 0x7dfe到0x00填写0x00
    
    		DB		0x55, 0xaa

以上已经读了两个扇区了,老板说还要继续读18个扇区,我也是醉了

.......
    ; 程序主体
    entry:
    		MOV		AX,0			; 寄存器初始化
    		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
    retry:
    		MOV		AH,0x02			; AH=0x02 : 读磁盘
    		MOV		AL,1			; 一个扇区
    		MOV		BX,0
    		MOV		DL,0x00			; A驱动器
    		INT		0x13			; 调用磁盘BIOS
    		JNC		next			; 没出错
    		ADD		SI,1			; 加到5确认出错
    		CMP		SI,5			; 
    		JAE		error			; SI >= 5 
    		MOV		AH,0x00		;A驱动器
    		MOV		DL,0x00			
    		INT		0x13			;  重置
    		JMP		retry
    next:
    		MOV		AX,ES			; 内存地址后移0x200
    		ADD		AX,0x0020
    		MOV		ES,AX			; ADD ES,0x020 
    		ADD		CL,1			; CL+1
    		CMP		CL,18			; CL与18比较
    		JBE		readloop		; CL <= 18	;连续读取18个扇区
    		
    fin:			;循环等待
    		HLT						; 
    		JMP		fin				;

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以上已经读了20个扇区了,老板说还要继续读10个柱面,我也是醉了

注意开头定义
    CYLS	EQU		10	; 相当于C语言中#define CYLS 10	
    
    ; 程序主体
    entry:
    		MOV		AX,0			; 寄存器初始化
    		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
    retry:
    		MOV		AH,0x02			; AH=0x02 : 读磁盘
    		MOV		AL,1			; 一个扇区
    		MOV		BX,0
    		MOV		DL,0x00			; A驱动器
    		INT		0x13			; 调用磁盘BIOS
    		JNC		next			; 没出错
    		ADD		SI,1			; 加到5确认出错
    		CMP		SI,5			; 
    		JAE		error			; SI >= 5 
    		MOV		AH,0x00		;A驱动器
    		MOV		DL,0x00			
    		INT		0x13			;  重置
    		JMP		retry
    next:
    		MOV		AX,ES			; 内存地址后移0x200
    		ADD		AX,0x0020
    		MOV		ES,AX			;
    		ADD		CL,1			; CL+1
    		CMP		CL,18			;
    		JBE		readloop		; CL <= 18
    		
    		MOV		CL,1
    		ADD		DH,1
    		CMP		DH,2
    		JB		readloop		; DH < 2 跳转readloop
    		MOV		DH,0
    		ADD		CH,1
    		CMP		CH,CYLS
    		JB		readloop		; CH < CYLS 跳转readloop
    fin:
    		HLT						; 
    		JMP		fin				;

现在启动区已经差不多了,现在已经可以将10*2*18\*512=180KB内容完整写入内存,  
运行make install将程序安装到磁盘中

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接下来正式开始制作操作系统

这里就是正式的程序内容了
    增加haribote.nas文件
    ; haribote-os
    ; TAB=4
    
    		ORG		0xc200			; 这个程序装载到内存的位置
    
    		MOV		AL,0x13			; VGA显卡调用,320X200X8位彩色
    		MOV		AH,0x00
    		INT		0x10					;调用显卡 BIOS
    fin:
    		HLT
    		JMP		fin

然后使用nask工具将上文件转为.sys文件,在保存到磁盘镜像中  
生成的img文件中  
在0x002600保存haribotesys标识文件名字  
在0x004200保存的是文件内容  
因此我们在haribote.nas里面  
加ORG 0xc200 ;就是0x8000(启动区)+0x4200

这里面Makefile文件也做改动了

TOOLPATH = ../z_tools/
    MAKE     = $(TOOLPATH)make.exe -r
    NASK     = $(TOOLPATH)nask.exe
    EDIMG    = $(TOOLPATH)edimg.exe
    IMGTOL   = $(TOOLPATH)imgtol.com
    COPY     = copy
    DEL      = del
    
    # 镜像制作
    
    default :
    	$(MAKE) img
    
    # 镜像生成规则
    
    ipl.bin : ipl.nas Makefile
    	$(NASK) ipl.nas ipl.bin ipl.lst
    
    haribote.sys : haribote.nas Makefile
    	$(NASK) haribote.nas haribote.sys haribote.lst
    
    haribote.img : ipl.bin haribote.sys Makefile
    	$(EDIMG)   imgin:../z_tools/fdimg0at.tek \
    		wbinimg src:ipl.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 :
    	-$(DEL) ipl.bin
    	-$(DEL) ipl.lst
    	-$(DEL) haribote.sys
    	-$(DEL) haribote.lst
    
    src_only :
    	$(MAKE) clean
    	-$(DEL) haribote.img

上面运行后就是一片漆黑,因为只是调用了显卡,但是并没有写如颜色等

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然后将文件ipl.nas修改为ipl10.nas表示能读10个柱面了

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接下来进行正式的操作系统界面颜色填充
    haribote.nas文件
    
    ; haribote-os
    ; TAB=4
    
    ; BOOT_INFO有关boot设定define
    CYLS	EQU		0x0ff0			; 设定启动区
    LEDS	EQU		0x0ff1
    VMODE	EQU		0x0ff2			; 关于颜色数目信息,颜色位数
    SCRNX	EQU		0x0ff4			; 分辨率X
    SCRNY	EQU		0x0ff6			; 分辨率Y
    VRAM	EQU		0x0ff8			; 图像缓冲的开始地址
    
    		ORG		0xc200			; 这个程序将要被转载到内存的什么地方
    
    		MOV		AL,0x13			; VGA显卡 320x200x8bit彩色
    		MOV		AH,0x00
    		INT		0x10
    		
    		;设定 画面模式
    		MOV		BYTE [VMODE],8	
    		MOV		WORD [SCRNX],320
    		MOV		WORD [SCRNY],200
    		MOV		DWORD [VRAM],0x000a0000
    
    ; 用BIOS取得键盘上各种LED指示灯的状态
    
    		MOV		AH,0x02
    		INT		0x16 			; keyboard BIOS
    		MOV		[LEDS],AL		;将AL(key源)传到LEDS
    
    fin:
    		HLT
    		JMP		fin

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接下来开始导入C语言,尽量用C语言开始写代码  
首先将haribote.nas改名为asmhead.nas,同时添加了很多代码,但是在这里老师并为解释,作为以后慢慢理解吧

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下面看一下.c文件
    void HariMain(void)		//主函数 函数名不能错,程序就是从这个函数开始运行的
    {
    	fin:
    	/* ここにHLTを入れたいのだが、C言語ではHLTが使えない！ */
    	goto fin;
    }

C语言如何变成机器语言的呢? 先生成.gas->.nas->->->最后  
asmhead和bootpack单纯结合起来生成haribote.sys

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接下来写个汇编函数库naskfunc.nas文件

; naskfunc
    ; TAB=4
    
    [FORMAT "WCOFF"]				; 制作目标文件的模式
    [BITS 32]						; 制作32位模式用的机械语言
    ; 制作目标文件的信息
    [FILE "naskfunc.nas"]			; 源文件名信息
    		GLOBAL	_io_hlt			; 程序中包含的函数名
    		;GLOBAL表示声明 define _表示C语言相链接  io_hlt	函数名
    ; 以下是实现函数功能
    
    [SECTION .text]		; 目标文件中谢了这些之后在写程序
    _io_hlt:	; void io_hlt(void);
    		HLT
    		RET		;相当于return

Makefile文件也做了改变

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
    
    #
    
    default :
    	$(MAKE) img
    
    # 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

运行后就是黑屏,不客气

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