Bran的內核開發指南(4)

導讀：

　　現在我們將試着在屏幕上顯示點東西。爲此，我們需要一種管理屏幕滾動的方法。同時，能在屏幕上顯示不同的顏色也是一件美妙的事情。 幸運的是，VGA顯卡使這很容易實現：爲了在顯示器上顯示內容，顯卡給定了一個內存塊，我們只需向內存中寫入字符和屬性對。 VGA控制器會自動地把更新的內容畫到屏幕上。滾動屏幕是由我們的內核軟件來維護的。從技術上說，這是我們的第一個驅動程序，現在我們就開始編寫。

　　如上面所提到的，字符緩存只是在我們地址空間中的一塊內存。這塊緩存在0xB8000的物理內存位置上。 緩存的類型爲“short”，這意味着緩存中的每一項內容都是由16位組成的，而不是我們通常認爲的8位。 緩存中的每一個16位元素，都可以被分爲“高8位”和“低8位”。低8位代表需要顯示的字符。高8位通常定義了這個字符的前景色和背景色。

　　15 12 11 8 7 0

　　背景色 前景色 字符

　　16位中的高8位被稱爲“屬性位”，低8位被稱爲“字符位”。正如你在上面的表格中看到的，每一個16位元素中，屬性位又被分爲2個4位的塊：一個代表背景色，另一個代表前景色。 現在因爲只用4位來表示顏色的原因，最多隻可能有16種不同的顏色可供選擇，（使用公式：(位數 ^ 2) - 4^2 = 16 ）。以下是16種顏色表。

　　值 顏色 值 顏色

　　0 黑 8 深灰

　　1 藍 9 淡藍

　　2 綠 10 淡綠

　　3 青綠 11 淡青綠

　　4 紅 12 淡紅

　　5 品紅 13 淡品紅

　　6 棕 14 淡棕

　　7 淡灰 15 白

　　最後，爲了能處理內存中特定的索引內容，我們需要使用有一個公式。 字符型的內存是一個簡單的“線性”（或平坦）的內存區域，但是顯示控制器使它看起來像一個80x25的16位矩陣。 在內存中，文字的每一行都是相等的；前後相互連接。 因此我們試着把屏幕變爲平行的線。完成這個過程的最好方法是用公式：

　　index = (y_value * width_of_screen) + x_value;

　　如果我們要控制(3,4)位置上的字符，使用這個公式，就得到 4 * 80 + 3 = 323。 也就是說，在屏幕(3,4)位置上操作，就等同於如下操作：

　　unsigned short *where = (unsigned short *)0xB8000 + 323;

　　*where = character | (attribute <<8);

　　以下內容是'scrn.c'文件，這個文件中包含了我們處理屏幕顯示時要用到的函數。 我們include了'system.h'文件，這樣我們就能使用outportb，memcpy，memset，memsets和strlen了。 我們使用的滾動屏幕功能是十分有趣的： 我們從第1行開始操作字符緩存（而不是第0行），然後把它複製到第0行上去，實際上就是把整個屏幕向上移動了一行。最後，我們用一行帶有屬性的空格寫滿最後一行。 這個文件中的putch函數可能是最複雜的一個了，同樣也是最大的一個。 因爲它需要處理換行（"/n"），回車（"/r"）和退格（"/b"）。 如果你想要的話，你可以接着處理警告字符（"/a" - ASCII 7）， 處理時應該會發出一聲短beep。 如果你需要的話，我已經編寫了settextcolor函數來設置字符的顏色。

　　#include ="">
　　/* 這些內容定義了我們的文字指針，背景和前景顏色（屬性），和xy座標。 */

　　unsigned short *textmemptr;

　　int attrib = 0x0F;

　　int csr_x = 0, csr_y = 0;

　　/* 滾動屏幕 */

　　void scroll(void)

　　{

　　unsigned blank, temp;

　　/* 把空格定義爲空白字符...我們也要設置他的背景顏色 */

　　blank = 0x20 | (attrib <<8);

　　/* 25行是結尾，也就是說，我們要把它滾動上去 */

　　if(csr_y >= 25)

　　{

　　/* 把當前的字符塊向上移動一行 */

　　temp = csr_y - 25 + 1;

　　memcpy (textmemptr, textmemptr + temp * 80, (25 - temp) * 80 * 2);

　　/* 最後，我們把最後一行設置爲我們定義的空白字符。 */

　　memsetw (textmemptr + (25 - temp) * 80, blank, 80);

　　csr_y = 25 - 1;

　　}

　　}

　　/* 更新硬件光標： 在輸入的字符之後的那一行上顯示一個閃爍。 */

　　void move_csr(void)

　　{

　　unsigned temp;

　　/* 在線性的內存塊中找到索引的公式。表示爲：

　　* Index = [(y * width) + x] */

　　temp = csr_y * 80 + csr_x;

　　/* 向VGA控制器的CRT控制寄存器發送14和15標誌。

　　* 他們是索引字符的高位和低位，這個字符顯示在硬件光標的閃爍處。

　　* 想知道更多細節，你可以查看VGA規範的編程文檔。一個相當好的文檔在

　　* http://www.brackeen.com/home/vga */

　　outportb(0x3D4, 14);

　　outportb(0x3D5, temp >> 8);

　　outportb(0x3D4, 15);

　　outportb(0x3D5, temp);

　　}

　　/* 清空屏幕 */

　　void cls()

　　{

　　unsigned blank;

　　int i;

　　/* 同樣的，我們需要一個用來做空白的'short'顏色 */

　　blank = 0x20 | (attrib <<8);

　　/* 用帶有空白顏色的空白畫滿整個屏幕 */

　　for(i = 0; i <25; i++)

　　memsetw (textmemptr + i * 80, blank, 80);

　　/* 更新我們的虛擬光標，然後移動物理光標 */

　　csr_x = 0;

　　csr_y = 0;

　　move_csr();

　　}

　　/* 在屏幕上顯示單個字符 */

　　void putch(unsigned char c)

　　{

　　unsigned short *where;

　　unsigned att = attrib <<8;

　　/* 處理退格時，把光標向前一動一格 */

　　if(c == 0x08)

　　{

　　if(csr_x != 0) csr_x--;

　　}

　　/* 處理一個跳格時，增加光標的x值，但只移動到可以被8整除的位置上。 */

　　else if(c == 0x09)

　　{

　　csr_x = (csr_x + 8) &~(8 - 1);

　　}

　　/* 處理一個回車, 直接把光標放回到最前面 */

　　else if(c == '/r')

　　{

　　csr_x = 0;

　　}

　　/* 我們用DOS和BIOS的方法來處理新換行：我們把CR看作和換行一同出現。

　　* 我們把x放到最前面，然後增加y值 */

　　else if(c == '/n')

　　{

　　csr_x = 0;

　　csr_y++;

　　}

　　/* 任何比空格大的字符都是可以被打印出來的，包括空格本身。

　　* 用來從線性的內存快中找出索引的公式表示爲：

　　* Index = [(y * width) + x] */

　　else if(c >= ' ')

　　{

　　where = textmemptr + (csr_y * 80 + csr_x);

　　*where = c | att; /* 字符 AND 屬性: 顏色 */

　　csr_x++;

　　}

　　/* 如果光標到達了屏幕寬度的邊緣，我們就插入另一行 */

　　if(csr_x >= 80)

　　{

　　csr_x = 0;

　　csr_y++;

　　}

　　/* 如果需要的話，滾動屏幕，並移動光標 */

　　scroll();

　　move_csr();

　　}

　　/* 使用以上的方法，輸出一個字符串 */

　　void puts(unsigned char *text)

　　{

　　int i;

　　for (i = 0; i