自制操作系統Antz day09——實現內核 (下) 實現圖形化界面
https://www.cnblogs.com/LexMoon/p/antz09.html
Antz系統更新地址： https://www.cnblogs.com/LexMoon/category/1262287.html
Linux內核源碼分析地址：https://www.cnblogs.com/LexMoon/category/1267413.html
Github項目地址：https://github.com/CasterWx/AntzOS
在前幾天的任務中，我們已經簡單實現了MBR，直接操作顯示器和硬盤操作來加載其他扇區的程序，如今已經可以進入保護模式了，並且編寫了我們自己的內核程序，接下來我們要完成界面的圖形化，在顯示屏中顯示鼠標字符桌面，並顯示一個終端界面。
效果如下：
現在我們已經簡單實現了半終端半桌面的顯示，雖然說非常Low，但也是Antz的一大步了。
- 封裝函數
在前幾天我們已經說明了屏幕顯示的原理，也就是在顯存固定位置寫入數據，這對於顯卡來說就是像素點。
如果屏幕顯示原理不清楚的可以參考第三天的：http://www.cnblogs.com/LexMoon/p/antz03.html
為了方便實現圖像化，我將顯卡寫入的代碼使用C語言封裝成了函數，顏色定義為數組。
復制代碼
1 static unsigned char table_rgb[16 * 3] = {
2 0x00, 0x00, 0x00, /* 0:黑 /
3 0xff, 0x00, 0x00, / 1:梁紅 /
4 ....
5 0x84, 0x00, 0x84, / 13:暗紫 /
6 0x00, 0x84, 0x84, / 14:淺暗藍 /
7 0x84, 0x84, 0x84 / 15:暗灰 */
8 };
復制代碼
這個數組對應了我們要顯示的顏色RGB值，將數組下標定義對應的枚舉值，可以更加方便使用。
要在顯示器顯示字體，可以使用putfont8_asc ()函數，它調用了putfont8()函數:
復制代碼
1 void putfonts8_asc(char *vram, int xsize, int x, int y, char c, unsigned char s)
2 {
3 extern char hankaku[4096];
4 / C語言中，字符串都是以0x00結尾 */
5 for (; *s != 0x00; s++) {
6 putfont8(vram, xsize, x, y, c, hankaku + *s * 16);
7 x += 8;
8 }
9 return;
10 }
復制代碼
鼠標指針實現是將其呈圖形化的寫入，函數init_mouse_cursor8()：
復制代碼
1 void init_mouse_cursor8(char mouse, char bc)
2
3 {
4 static char cursor[16][16] = {
5
6 };
7 int x, y;
8
9 for (y = 0; y < 16; y++) {
10 for (x = 0; x < 16; x++) {
11 if (cursor[y][x] == '') {
12 mouse[y * 16 + x] = COL8_000000;
13 }
14 if (cursor[y][x] == 'O') {
15 mouse[y * 16 + x] = COL8_FFFFFF;
16 }
17 if (cursor[y][x] == '.') {
18 mouse[y * 16 + x] = bc;
19 }
20 }
21 }
22 return;
23 }
復制代碼
2 . GDT與lDT
GDT是在32位時16位尋址模式的改造，在學習匯編時，我們所說的 段：偏移量（段x16+偏移量）尋址方式已經不能使用了，所以廠商們使用了GDT，在不改變段寄存器位數的情況下，完成了32位段尋址，就是利用GDT。
（1）全局描述符表GDT（Global Descriptor Table）
在整個系統中，全局描述符表GDT只有一張(一個處理器對應一個GDT)，GDT可以被放在內存的任何位置，但CPU必須知道GDT的入口，也就是基地址放在哪里，Intel的設計者門提供了一個寄存器GDTR用來存放GDT的入口地址，程序員將GDT設定在內存中某個位置之后，可以通過LGDT指令將GDT的入口地址裝入此寄存器，從此以后，CPU就根據此寄存器中的內容作為GDT的入口來訪問GDT了。GDTR中存放的是GDT在內存中的基地址和其表長界限。
基地址指定GDT表中字節0在線性地址空間中的地址，表長度指明GDT表的字節長度值。指令LGDT和SGDT分別用於加載和保存GDTR寄存器的內容。在機器剛加電或處理器復位后，基地址被默認地設置為0，而長度值被設置成0xFFFF。在保護模式初始化過程中必須給GDTR加載一個新值。
（2）段選擇子（Selector）
由GDTR訪問全局描述符表是通過“段選擇子”（實模式下的段寄存器）來完成的。段選擇子是一個16位的寄存器（同實模式下的段寄存器相同）
段選擇子包括三部分：描述符索引（index）、TI、請求特權級（RPL）。他的index（描述符索引）部分表示所需要的段的描述符在描述符表的位置，由這個位置再根據在GDTR中存儲的描述符表基址就可以找到相應的描述符。然后用描述符表中的段基址加上邏輯地址（SEL:OFFSET）的OFFSET就可以轉換成線性地址，段選擇子中的TI值只有一位0或1，0代表選擇子是在GDT選擇，1代表選擇子是在LDT選擇。請求特權級（RPL）則代表選擇子的特權級，共有4個特權級（0級、1級、2級、3級）。
關於特權級的說明：任務中的每一個段都有一個特定的級別。每當一個程序試圖訪問某一個段時，就將該程序所擁有的特權級與要訪問的特權級進行比較，以決定能否訪問該段。系統約定，CPU只能訪問同一特權級或級別較低特權級的段。
例如給出邏輯地址：21h:12345678h轉換為線性地址
a. 選擇子SEL=21h=0000000000100 0 01b 他代表的意思是：選擇子的index=4即100b選擇GDT中的第4個描述符；TI=0代表選擇子是在GDT選擇；左后的01b代表特權級RPL=1
b. OFFSET=12345678h若此時GDT第四個描述符中描述的段基址（Base）為11111111h，則線性地址=11111111h+12345678h=23456789h
（3）局部描述符表LDT（Local Descriptor Table）
局部描述符表可以有若干張，每個任務可以有一張。我們可以這樣理解GDT和LDT：GDT為一級描述符表，LDT為二級描述符表。
關於GDT於IDT初始化的代碼，它們可以實現鼠標的移動，現在我還沒有去寫它，此次的任務只是顯示。
最新的Antz系統鏡像和代碼已經上傳到我的github了，這里只列舉出剩余的主要代碼。
復制代碼
include <stdio.h>
struct BOOTINFO {
char cyls, leds, vmode, reserve;
short scrnx, scrny;
char *vram;
};
struct SEGMENT_DESCRIPTOR {
short limit_low, base_low;
char base_mid, access_right;
char limit_high, base_high;
};
struct GATE_DESCRIPTOR {
short offset_low, selector;
char dw_count, access_right;
short offset_high;
};
void init_gdtidt(void);
void set_segmdesc(struct SEGMENT_DESCRIPTOR *sd, unsigned int limit, int base, int ar);
void set_gatedesc(struct GATE_DESCRIPTOR *gd, int offset, int selector, int ar);
void load_gdtr(int limit, int addr);
void load_idtr(int limit, int addr);
void HariMain(void)
{
struct BOOTINFO *binfo = (struct BOOTINFO *) 0x0ff0;
char s[40], mcursor[256];
int mx, my;
init_palette();
init_screen(binfo->vram, binfo->scrnx, binfo->scrny);
mx = (binfo->scrnx - 16) / 2; /* 計算畫面的中心坐標*/
my = (binfo->scrny - 28 - 16) / 2;
init_mouse_cursor8(mcursor, COL8_00FFFF);
putblock8_8(binfo->vram, binfo->scrnx, 16, 16, mx+20, my, mcursor, 16);
for (;;) {
io_hlt();
}
}
void set_palette(int start, int end, unsigned char rgb)
{
int i, eflags;
eflags = io_load_eflags(); / 記錄中斷許可標志的值 /
io_cli(); / 將中斷許可標志置為0,禁止中斷 /
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); / 復原中斷許可標志 */
return;
}
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;
}
void init_screen(char *vram, int x, int y)
{
boxfill8(vram, x, COL8_00FFFF, 0, 0, x, y);
boxfill8(vram, x, COL8_C6C6C6, 0, 0, x/2, y);
boxfill8(vram, x, COL8_000000, 3, 15, x/2-3, y-3);
boxfill8(vram, x, COL8_008400, 165 , 30, 215, 40);
boxfill8(vram, x, COL8_008400, 265 , 30, 315, 40);
boxfill8(vram, x, COL8_008400, 190 , 60, 200, 70);
boxfill8(vram, x, COL8_008400, 280 , 60, 290, 70);
boxfill8(vram, x, COL8_008400, 235 , 65, 245, 100);
boxfill8(vram, x, COL8_008400, 235-15 , 65+40, 245-15, 85+30);
boxfill8(vram, x, COL8_008400, 235 , 65+40, 245, 85+30);
boxfill8(vram, x, COL8_008400, 235+15 , 65+40, 245+15, 85+30);
boxfill8(vram, x, COL8_008400, 200 , 130, 280, 140);
boxfill8(vram, x, COL8_008400, 200 , 130, 210, 160);
boxfill8(vram, x, COL8_008400, 270 , 130, 280, 160);
boxfill8(vram, x, COL8_008400, 200 , 150, 280, 160);
return;
}
void putfont8(char *vram, int xsize, int x, int y, char c, char *font)
{
int i;
char p, d / data */;
for (i = 0; i < 16; i++) {
p = vram + (y + i) * xsize + x;
d = font[i];
if ((d & 0x80) != 0) { p[0] = c; }
if ((d & 0x40) != 0) { p[1] = c; }
if ((d & 0x10) != 0) { p[3] = c; }
if ((d & 0x20) != 0) { p[2] = c; }
if ((d & 0x08) != 0) { p[4] = c; }
if ((d & 0x04) != 0) { p[5] = c; }
if ((d & 0x02) != 0) { p[6] = c; }
if ((d & 0x01) != 0) { p[7] = c; }
}
return;
}
void putfonts8_asc(char *vram, int xsize, int x, int y, char c, unsigned char s)
{
extern char hankaku[4096];
/ C語言中，字符串都是以0x00結尾 */
for (; *s != 0x00; s++) {
putfont8(vram, xsize, x, y, c, hankaku + *s * 16);
x += 8;
}
return;
}
void init_mouse_cursor8(char mouse, char bc)
/ マウスカーソルを準備（16x16） */
{
static char cursor[16][16] = {
//鼠標圖形
};
int x, y;
for (y = 0; y < 16; y++) {
for (x = 0; x < 16; x++) {
if (cursor[y][x] == '*') {
mouse[y * 16 + x] = COL8_000000;
}
if (cursor[y][x] == 'O') {
mouse[y * 16 + x] = COL8_FFFFFF;
}
if (cursor[y][x] == '.') {
mouse[y * 16 + x] = bc;
}
}
}
return;
}
void putblock8_8(char *vram, int vxsize, int pxsize,
int pysize, int px0, int py0, char *buf, int bxsize)
{
int x, y;
for (y = 0; y < pysize; y++) {
for (x = 0; x < pxsize; x++) {
vram[(py0 + y) * vxsize + (px0 + x)] = buf[y * bxsize + x];
}
}
return;
}
復制代碼
作者: AntzUhl
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代碼均可在Github上找到（求Star） : Github
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