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操作系统与网络实现 之七

时间:2015-11-06 22:15:27      阅读:266      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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使用C语言编写内核

到目前为止,我们可以使用32位编程了,但是用汇编编程还是一件比较枯燥、比较痛苦的事,下一步我们想用C语言编写32位系统,那么怎么办?

办法就是在kernel.asm使用call语句直接调用C程序。

具体过程如下:

汇编文件kernel.asm生成中间文件kernel.asmo

C文件kernel.c生成中间文件kernel.o

这两个中间文件再链接生成kernel.bin文件,具体过程参见makefile

有一点要注意,这里我们使用的djgpp在编译c语言时会在函数名加上下划线,那么在asm中要调用这个函数,也必须在函数名下加下划线,才能让链接程序找到这个函数,才可以正确编译。

 

kernel.asm源码:

[BITS 32]

[GLOBAL start]       ;导出 start这个入口,以便让链接器识别 ,

[EXTERN _ya_main]   ;用到本文件外定义的函数 kernel.c

jmp         start

start:

call _ya_main        ;调用C

jmp $

 

 

kernel.c源码:

void ya_main()

{

  unsigned int * addr = (int *)0x10050 ;

  unsigned short *video_addr ;

  unsigned int mid = *addr ;

  video_addr = (int *)mid ;

  // 计算点的偏移量

  unsigned int offset = 50 * ( 800 + 1 ) + 250 ;

  video_addr = video_addr + offset  ;

  for (int i = 0 ; i < 50 ; i++){

  *( video_addr ) = 0x7ff ; //蓝色

  video_addr ++ ;

  }

}

 

kernelloader.asm源码:

 

[BITS 16]  

jmp                 main

gdt_entries    equ    3             ;共有三个段描述符:null,os code32,os data32

pe               equ    1             ;bit PE in CR0

null            equ    0h

os_code32_sel equ    8h            ;1,gdt,rpl=00

os_data32_sel equ    10h           ;2,gdt,rpl=00

VESA:        times 256 db 0        ;分配一块区域存放 vesa 返回的信息,大小256,我们只需要其中的一个32位值

pdescr       times 6 db 0

gdt_table    times (gdt_entries*8) db 0

 

set_video_mode:                    ;设置显卡模式

  push              es

 

  ;设置显卡模式

  mov               ax , 0x4f02

  mov               bx , 0x4114                             ;800X600 ( 5:6:5 ) 16位色彩

  int               0x10

  ;取得该模式下显卡线性地址

  mov               bx , 0x1000

  mov               es , bx

  mov               di , VESA  ;es:di指向256空间,int 10h将在此填写数据

  mov               ax , 0x4f01

  mov               cx , 0x114

  int               0x10

  ;40个字节开始存有显卡地址0xe0000000,将此地址再存入指定的地址0x10050

  mov               eax , [ es:VESA + 40 ]

  ;将此地址再存入指定的地址0x10050,

  mov               [ es:0x50 ] , eax                    ;eax内容为 0xe0000000

 

  pop               es

  ret

read_kernel:                                               ;读入 kernel 程序

  push              es

 

  .rk:

  mov               ax , 0x8000                            ;kernel.bin 所在的段基址           

  mov               es , ax

  mov               bx , 0                                  ;写入到内存0x8000:0000 物理地址=0x80000

  mov               ah , 2

  mov               dh , 0                                  ;磁头

  mov               dl , 0                                  ;驱动器号

  mov               ch , 0                                  ;磁道0

  mov               cl , 4                                  ;4个扇区开始

  mov               al , 1                                  ;读入扇区数,每个扇区为 512B

  int               0x13   

  jc                .rk

 

  pop               es

  ret

 

main:

mov ax,1000h

mov ds,ax

;设置显卡模式

call              set_video_mode

;读入 kernel

call              read_kernel

;打开 A 20 地址线

mov               ax , 0x2401

int               0x15 

;[1]built up GDT table

cli

mov  eax,gdt_table

;item 0:null descriptor,

mov  dword[eax],0

mov  dword[eax+4],0

add  eax,8

;item 1,OS code32 descriptor,

;Base=00000000h,limit=0ffh,G=1,D=1,type=a,dpl=0

mov  word[eax],0ffh

mov  word[eax+2],0

mov  byte[eax+4],00h

mov  byte[eax+5],09ah

mov  byte[eax+6],0c0h

mov  byte[eax+7],00h

add  eax,8

;item 2,OS data32 descriptor

;Base=00000000h,Limit=0fffffh,G=1,D=1,Type=2,DPL=0

mov  word[eax],0ffffh

mov  word[eax+2],0000h

mov  byte[eax+4],00h

mov  byte[eax+5],092h

mov  byte[eax+6],0cfh    ;高四位是G D 0 AVL,此处为1100 = c ,低四位是limit bit 16-19 此处为f

mov  byte[eax+7],00h

add  eax,8

;[2]built false GDT descriptor

mov  word[pdescr+0],(gdt_entries*8-1)

mov  dword[pdescr+2],gdt_table+00010000h

lgdt [pdescr]

;[3]enter into protected mode

;刷新CR0

mov eax,cr0

or  eax,pe

mov cr0,eax

jmp flush

flush:

mov ax,os_data32_sel

mov ds,ax

mov es,ax

mov ss,ax

mov fs,ax

mov gs,ax

jmp dword os_code32_sel:0x80000  ;跳转到0x8000:0000保护模式  物理地址0x80000

 

 

boot.asm

[BITS 16]                                                  ;编译成16位的指令

[ORG 0x7C00]

jmp                 main

 

read_kernelloader:                                        ;读入 kernelloader 程序

  push              es

 

  .rk:

  mov               ax , 0x1000                            ;kernelloader.bin 所在的段基址           

  mov               es , ax

  mov               bx , 0

  mov               ah , 2

  mov               dl , 0

  mov               ch , 0

  mov               cl , 2

  mov               al , 2                                 ;读入扇区数,每个扇区为 512B

  int               0x13 

  jc                .rk

 

  pop               es

  ret

 

main:                                                       ;主程序         

  mov               ax , 0x0                               ;boot.bin 程序的段基址

  mov               ds , ax

 

  call              read_kernelloader                    ;读入 kernelloader 程序 

 

  jmp dword         0x1000:0                              ;跳转到 kernelloader 处执行

times 510-($-$$) db 0

db 0x55

db 0xAA

 

 

 

makefile

######################

#声明要编译的所有组成,这里的ya是本工程名称,可以取任何名字,这里就用ya

######################

ya:out/boot.bin out/kernelloader.bin out/kernel.asmo out/kernel.o out/kernel.ld  out/kernel.bin out/creat_img.exe out/write_in_img.exe A B C D

#开始对各部分编译,注意不是空格是Tab

out/boot.bin:code/boot.asm

    nasm code/boot.asm -o out/boot.bin

out/kernelloader.bin:code/kernelloader.asm

    nasm code/kernelloader.asm -o out/kernelloader.bin

# 编译asm文件,生成中间文件

out/kernel.asmo:code/kernel.asm

    nasm -f aout code/kernel.asm -o out/kernel.asmo

# 编译C文件,生成中间文件

out/kernel.o:code/kernel.c

    gcc -fpack-struct -std=c99 -c code/kernel.c -o out/kernel.o

# 链接内核

out/kernel.ld:out/kernel.asmo out/kernel.o

    ld  -Ttext 0x80000 -e start -o out/kernel.ld out/kernel.asmo out/kernel.o

# 生成可执行代码文件

out/kernel.bin:out/kernel.ld

    objcopy -R .note -R .comment -S -O binary out/kernel.ld out/kernel.bin

# 制作内核映象文件

out/creat_img.exe:code/creat_img.c

    gpp code/creat_img.c -o out/creat_img.exe

# 执行dos命令,在final目录下生成a.img文件

A:

    out/creat_img.exe final/a.img

 

# 写入文件,argv[1]=目标文件 argv[2]=源文件  argv[3]=写入偏移量  

#DOS下用法: write.exe a.img kernelloader.bin 512

out/write_in_img.exe:code/write_in_img.c

    gpp code/write_in_img.c -o out/write_in_img.exe

# 执行dos命令,向a.img写入代码,内容是boot.bin

# 写入磁盘位置从0偏移量起始,1个扇区512字节

B:

    out/write_in_img.exe final/a.img out/boot.bin 0

# 执行dos命令,向a.img写入代码,内容是kernelloader.bin

# boot.bin已经占用了512字节,写入磁盘位置从512偏移量起始,2个扇区1024字节

C:

    out/write_in_img.exe final/a.img out/kernelloader.bin 512

# 执行dos命令,向a.img写入代码,内容是kernel.bin

# boot.bin+kernelloader.bin已经占用了512+1024 = 1536字节,写入磁盘位置从1536偏移量起始,占1个扇区512字节

D:

    out/write_in_img.exe final/a.img out/kernel.bin 1536

   

######################

 

 

 

运行模拟器,结果显示如图:

 

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操作系统与网络实现 之七

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原文地址:http://www.cnblogs.com/ya20151015/p/4943698.html

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