<30天自制操作系统>第四天

第四天内容主要是基于第三天的图形界面显示更进了一步。主要是更复杂的显示，而不是单纯的切换到显示模式。对显卡内存进行数据写入，从而显示出我们想要的画面。

想要画东西，只要往VRAM里写数据即可，先看以下程序：

_write_mem8:    ; void write_mem8(int addr, int data);
MOV     ECX,[ESP+4]     ; [ESP+4]中存放的是地址，将其读入ECX
MOV     AL,[ESP+8]      ; [ESP+8]中存放的是数据，将其读入AL
MOV     [ECX],AL
RET

_io_hlt:    ; void io_hlt(void);
HLT
RET

这是一段汇编程序，在C语言中用到了write_mem8函数的话，就会跳转到_write_mem8，ESP是栈指针寄存器，相对应的参数会存放[ESP + 4]、[ESP + 8]、…

上述函数的具体用处在C语言文件中体现：

void io_hlt(void);
void write_mem8(int addr, int data);

void HariMain(void)
{
int i;

for (i = 0xa0000; i <= 0xaffff; i++) {
write_mem8(i, 15); /* MOV BYTE [i],15 */
}

for (;;) {
io_hlt();
}
}

该程序是将VRAM全部都写入15，所以会显示出白屏。由第三天内容知道

MOV     AL,0x13         ; VGA显卡，320x200x8位彩色
MOV     AH,0x00
INT     0x10

我们使用的是8位颜色模式，色号使用8位数，也就是只能使用0~255的数，一般来说指定颜色，都是用#ffffff一类的数，这就是RGB方式，用24位来指定颜色。所以8位数完全不够，那么该怎么指定#ffffff方式的颜色？

这个8位彩色模式，是由程序员随意指定0~255的数字所对应的颜色的。比如25号颜色对应#ffffff,26号颜色对应#123456等，这种方式就叫做调色板。

想要描绘一个操作系统模样的画面，只要以下16种颜色就足够，给它们编上号码0-15：

#000000: 黑      #00ffff：浅亮蓝    #000084：暗蓝
#ff0000: 亮红    #ffffff：白        #840084：暗紫
#00ff00: 亮绿    #c6c6c6：亮灰      #008484：浅暗蓝
#ffff00: 亮黄    #840000：暗红      #848484：暗灰
#0000ff: 亮蓝    #008400：暗绿
#ff00ff: 亮紫    #848400：暗黄

关于调色板初始化和设置如下：

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, 0xff, 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:暗蓝 */
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;

/* 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;
}

io_out8是往指定的装置写入数据，对于set_palette函数中设置步骤，写入的数据0x03c8、0x03c9都是规定好的步骤和数据。对于上述程序出现的一些函数用汇编实现如下：

_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

VRAM内存与画面上的像素点的对应关系为 0xa0000 + x + y * 320，

知道这点后，可以在画面上显示一个矩形，程序实现如下：

/* 在主程序C语言中 */
#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;

init_palette();
vram = (char *) 0xa0000;
xsize = 320;
ysize = 200;

boxfill8(vram, xsize, COL8_008484,  0,         0,          xsize -  1, ysize - 29);
boxfill8(vram, xsize, COL8_C6C6C6,  0,         ysize - 28, xsize -  1, ysize - 28);
boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF,  0,         ysize - 27, xsize -  1, ysize - 27);
boxfill8(vram, xsize, COL8_C6C6C6,  0,         ysize - 26, xsize -  1, ysize -  1);

boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF,  3,         ysize - 24, 59,         ysize - 24);
boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF,  2,         ysize - 24,  2,         ysize -  4);
boxfill8(vram, xsize, COL8_848484,  3,         ysize -  4, 59,         ysize -  4);
boxfill8(vram, xsize, COL8_848484, 59,         ysize - 23, 59,         ysize -  5);
boxfill8(vram, xsize, COL8_000000,  2,         ysize -  3, 59,         ysize -  3);
boxfill8(vram, xsize, COL8_000000, 60,         ysize - 24, 60,         ysize -  3);

boxfill8(vram, xsize, COL8_848484, xsize - 47, ysize - 24, xsize -  4, ysize - 24);
boxfill8(vram, xsize, COL8_848484, xsize - 47, ysize - 23, xsize - 47, ysize -  4);
boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF, xsize - 47, ysize -  3, xsize -  4, ysize -  3);
boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF, xsize -  3, ysize - 24, xsize -  3, ysize -  3);

for (;;) {
io_hlt();
}
}

宏定义0-15已经通过调色板的初始化及设置对应着相关的颜色。boxfill8函数是在画面上描绘，具体实现如下：

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;
}