Linux操作系统, 构建自己的内核——6.使用调色板绘制系统界面

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2024-04-18 15:32 31阅读 0赞

学习课程：  
[使用调色板绘制系统界面][Link 1]

在上一课程中，通过往0xA0000-0xAFFFF共64KB的的显存空间写入0-255的字符，来绘制界面。  
0-255表示的颜色非常有限，画出来的效果很单调。利用调色板功能，能够绘制出更丰富的图案。

使用调色板功能时，显存空间的每个字符不再表示颜色，而是表示颜色的下标。  
真正的颜色存储在一个数组中。因为一个字节最大只能表示到255，所以，表示颜色的数组最大也只能255。  
在表示颜色的数组中，使用RGB方法表示颜色，每种颜色用3个字节表示，分别对应red，green，blue。  
要打开调色板功能，和写入表示颜色的数组，都需要与硬件的端口打交道。

# 1. 使用调色板 #

kernel.asm

%include "pm.inc"
    
    org   0x9000
    
    VRAM_ADDRESS  equ  0x000a0000
    
    jmp   LABEL_BEGIN
    
    [SECTION .gdt]
     ;                                  段基址          段界限                属性
    LABEL_GDT:          Descriptor        0,            0,                   0
    LABEL_DESC_CODE32:  Descriptor        0,      SegCode32Len - 1,       DA_C + DA_32
    LABEL_DESC_VRAM:    Descriptor        0,         0ffffffffh,            DA_DRW
    LABEL_DESC_STACK:   Descriptor        0,             TopOfStack,        DA_DRWA+DA_32
    
    GdtLen     equ    $ - LABEL_GDT
    GdtPtr     dw     GdtLen - 1
               dd     0
    
    SelectorCode32    equ   LABEL_DESC_CODE32 -  LABEL_GDT
    SelectorStack     equ   LABEL_DESC_STACK  -  LABEL_GDT
    SelectorVram      equ   LABEL_DESC_VRAM   -  LABEL_GDT
    
    
    [SECTION  .s16]
    [BITS  16]
    LABEL_BEGIN:
         mov   ax, cs
         mov   ds, ax
         mov   es, ax
         mov   ss, ax
         mov   sp, 0100h
    
         mov   al, 0x13
         mov   ah, 0
         int   0x10
    
         xor   eax, eax
         mov   ax,  cs
         shl   eax, 4
         add   eax, LABEL_SEG_CODE32
         mov   word [LABEL_DESC_CODE32 + 2], ax
         shr   eax, 16
         mov   byte [LABEL_DESC_CODE32 + 4], al
         mov   byte [LABEL_DESC_CODE32 + 7], ah
    
         xor   eax, eax
         mov   ax,  cs
         shl   eax, 4
         add   eax, LABEL_STACK
         mov   word [LABEL_DESC_STACK + 2], ax
         shr   eax, 16
         mov   byte [LABEL_DESC_STACK + 4], al
         mov   byte [LABEL_DESC_STACK + 7], ah
    
         xor   eax, eax
         mov   ax, ds
         shl   eax, 4
         add   eax,  LABEL_GDT
         mov   dword  [GdtPtr + 2], eax
    
         lgdt  [GdtPtr]
    
         cli   ;关中断
    
         in    al,  92h
         or    al,  00000010b
         out   92h, al
    
         mov   eax, cr0
         or    eax , 1
         mov   cr0, eax
    
         jmp   dword  SelectorCode32: 0
    
         [SECTION .s32]
         [BITS  32]
         LABEL_SEG_CODE32:
         ;initialize stack for c code
         mov  ax, SelectorStack
         mov  ss, ax
         mov  esp, TopOfStack
    
         mov  ax, SelectorVram
         mov  ds,  ax
    
    C_CODE_ENTRY:
         %include "palette1.asm"
    
    
        io_hlt:  ;void io_hlt(void);
          HLT
          RET
    
    io_in8:
          mov  edx, [esp + 4]
          mov  eax, 0
          in   al, dx
    
        io_in16:
          mov  edx, [esp + 4]
          mov  eax, 0
          in   ax, dx
    
        io_in32:
          mov edx, [esp + 4]
          in  eax, dx
          ret
    
        io_out8:
           mov edx, [esp + 4]
           mov al, [esp + 8]
           out dx, al
           ret
    
        io_out16:
           mov edx, [esp + 4]
           mov eax, [esp + 8]
           out dx, ax
           ret
    
        io_out32:
            mov edx, [esp + 4]
            mov eax, [esp + 8]
            out dx, eax
            ret
    
        io_cli:
          CLI
          RET
        io_load_eflags:
            pushfd
            pop  eax
            ret
    
        io_store_eflags:
            mov eax, [esp + 4]
            push eax
            popfd
            ret
    
    
    
    SegCode32Len   equ  $ - LABEL_SEG_CODE32
    
    [SECTION .gs]
    ALIGN 32
    [BITS 32]
    LABEL_STACK:
    times 512  db 0
    TopOfStack  equ  $ - LABEL_STACK

操作端口的这几个汇编函数，是很不错的封装，简化了在c语言中的使用。  
可以看出来,  
\[esp+4\]表示函数的第一个参数  
\[esp+8\]表示函数的第二个参数

那便有一个疑问，\[esp\]表示的是什么呢？  
esp表示的是上一个函数的返回地址。也就是这个函数执行完成之后，要执行的下一条指令。  
而参数是按照从右向左的方式入栈的，所以取的时候，esp+4的位置便取到的是第一个参数。

write\_vga.asm

; Disassembly of file: write_vga.o
    ; Sun Sep  8 06:05:48 2019
    ; Mode: 32 bits
    ; Syntax: YASM/NASM
    ; Instruction set: 80386
    
    
    
    
    
    
    CMain:  ; Function begin
            push    ebp                                     ; 0000 _ 55
            mov     ebp, esp                                ; 0001 _ 89. E5
            sub     esp, 24                                 ; 0003 _ 83. EC, 18
            mov     dword [ebp-0CH], 0                      ; 0006 _ C7. 45, F4, 00000000
            call    init_palette                            ; 000D _ E8, FFFFFFFC(rel)
            mov     dword [ebp-10H], 655360                 ; 0012 _ C7. 45, F0, 000A0000
            jmp     ?_002                                   ; 0019 _ EB, 17
    
    ?_001:  mov     eax, dword [ebp-10H]                    ; 001B _ 8B. 45, F0
            mov     dword [ebp-0CH], eax                    ; 001E _ 89. 45, F4
            mov     eax, dword [ebp-10H]                    ; 0021 _ 8B. 45, F0
            and     eax, 0FH                                ; 0024 _ 83. E0, 0F
            mov     edx, eax                                ; 0027 _ 89. C2
            mov     eax, dword [ebp-0CH]                    ; 0029 _ 8B. 45, F4
            mov     byte [eax], dl                          ; 002C _ 88. 10
            add     dword [ebp-10H], 1                      ; 002E _ 83. 45, F0, 01
    ?_002:  cmp     dword [ebp-10H], 720895                 ; 0032 _ 81. 7D, F0, 000AFFFF
            jle     ?_001                                   ; 0039 _ 7E, E0
    ?_003:  call    io_hlt                                  ; 003B _ E8, FFFFFFFC(rel)
            jmp     ?_003                                   ; 0040 _ EB, F9
    ; CMain End of function
    
    init_palette:; Function begin
            push    ebp                                     ; 0042 _ 55
            mov     ebp, esp                                ; 0043 _ 89. E5
            sub     esp, 24                                 ; 0045 _ 83. EC, 18
            mov     dword [esp+8H], table_rgb.1397          ; 0048 _ C7. 44 24, 08, 00000000(d)
            mov     dword [esp+4H], 15                      ; 0050 _ C7. 44 24, 04, 0000000F
            mov     dword [esp], 0                          ; 0058 _ C7. 04 24, 00000000
            call    set_palette                             ; 005F _ E8, FFFFFFFC(rel)
            nop                                             ; 0064 _ 90
            leave                                           ; 0065 _ C9
            ret                                             ; 0066 _ C3
    ; init_palette End of function
    
    set_palette:; Function begin
            push    ebp                                     ; 0067 _ 55
            mov     ebp, esp                                ; 0068 _ 89. E5
            sub     esp, 40                                 ; 006A _ 83. EC, 28
            call    io_load_eflags                          ; 006D _ E8, FFFFFFFC(rel)
            mov     dword [ebp-0CH], eax                    ; 0072 _ 89. 45, F4
            call    io_cli                                  ; 0075 _ E8, FFFFFFFC(rel)
            mov     eax, dword [ebp+8H]                     ; 007A _ 8B. 45, 08
            mov     dword [esp+4H], eax                     ; 007D _ 89. 44 24, 04
            mov     dword [esp], 968                        ; 0081 _ C7. 04 24, 000003C8
            call    io_out8                                 ; 0088 _ E8, FFFFFFFC(rel)
            mov     eax, dword [ebp+8H]                     ; 008D _ 8B. 45, 08
            mov     dword [ebp-10H], eax                    ; 0090 _ 89. 45, F0
            jmp     ?_005                                   ; 0093 _ EB, 59
    
    ?_004:  mov     eax, dword [ebp+10H]                    ; 0095 _ 8B. 45, 10
            movzx   eax, byte [eax]                         ; 0098 _ 0F B6. 00
            movzx   eax, al                                 ; 009B _ 0F B6. C0
            mov     dword [esp+4H], eax                     ; 009E _ 89. 44 24, 04
            mov     dword [esp], 969                        ; 00A2 _ C7. 04 24, 000003C9
            call    io_out8                                 ; 00A9 _ E8, FFFFFFFC(rel)
            mov     eax, dword [ebp+10H]                    ; 00AE _ 8B. 45, 10
            add     eax, 1                                  ; 00B1 _ 83. C0, 01
            movzx   eax, byte [eax]                         ; 00B4 _ 0F B6. 00
            movzx   eax, al                                 ; 00B7 _ 0F B6. C0
            mov     dword [esp+4H], eax                     ; 00BA _ 89. 44 24, 04
            mov     dword [esp], 969                        ; 00BE _ C7. 04 24, 000003C9
            call    io_out8                                 ; 00C5 _ E8, FFFFFFFC(rel)
            mov     eax, dword [ebp+10H]                    ; 00CA _ 8B. 45, 10
            add     eax, 2                                  ; 00CD _ 83. C0, 02
            movzx   eax, byte [eax]                         ; 00D0 _ 0F B6. 00
            movzx   eax, al                                 ; 00D3 _ 0F B6. C0
            mov     dword [esp+4H], eax                     ; 00D6 _ 89. 44 24, 04
            mov     dword [esp], 969                        ; 00DA _ C7. 04 24, 000003C9
            call    io_out8                                 ; 00E1 _ E8, FFFFFFFC(rel)
            add     dword [ebp+10H], 3                      ; 00E6 _ 83. 45, 10, 03
            add     dword [ebp-10H], 1                      ; 00EA _ 83. 45, F0, 01
    ?_005:  mov     eax, dword [ebp-10H]                    ; 00EE _ 8B. 45, F0
            cmp     eax, dword [ebp+0CH]                    ; 00F1 _ 3B. 45, 0C
            jle     ?_004                                   ; 00F4 _ 7E, 9F
            mov     eax, dword [ebp-0CH]                    ; 00F6 _ 8B. 45, F4
            mov     dword [esp], eax                        ; 00F9 _ 89. 04 24
            call    io_store_eflags                         ; 00FC _ E8, FFFFFFFC(rel)
            nop                                             ; 0101 _ 90
            leave                                           ; 0102 _ C9
            ret                                             ; 0103 _ C3
    ; set_palette End of function
    
    
    
    table_rgb.1397:                                         ; byte
            db 00H, 00H, 00H, 0FFH, 00H, 00H, 00H, 0FFH     ; 0000 _ ........
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效果：  
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# 2. 绘制矩形&绘制桌面 #

都是调色板的具体应用而已，没有新的知识点。

[Link 1]: https://blog.csdn.net/tyler_download/article/details/52556502
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