04 C語言和畫面顯示的練習
原文中作者花了很大的力氣講解C語言的有關知識，這裏就不多贅述了。。
1. 顯示模式和顯存
前一天的內容作者就將我們的操作系統的顯示設置爲VGA 320*200 8 位調色板模式，8位意味着我們可以使用256種顏色，但本質上VGA還是RGB成色模式，需要3個字節表示一個完整的顏色，我們只能設置色號，就是一個8位數到24位顏色的映射，設置的方法後面介紹。
並且將顯示的分辨率設置爲320*200，每一個像素都需要一個字節（8位）來表示顏色
此模式下顯存的地址範圍爲0xa0000 -0xaffff，但是一個像素存儲一個字節只需要320*200字節，但是顯存範圍是64K比存儲像素的大一些，也不知是什麼原因。。
2. 彙編實現內存寫入
_write_mem8: ; void write_mem8(int addr, int data);
MOV ECX,[ESP+4] ; [ESP + 4]中存放的是地址， 將其讀入ECX
MOV AL,[ESP+8] ; [ESP + 8]中存放的是數據， 將其讀入AL
MOV [ECX],AL
RET
這裏是32位模式所以我們使用的寄存器都是拓展寄存器，這裏C語言編譯器函數參數是從右到左壓入棧，所以這裏只是簡單的把一個32位的數據寫到指定的32位地址的內存中去
3. 色號設定
前面提到過我們的顯示模式是VGA 8位調色板模式，需要自己對不同的256個顏色編號指定不同的顏色。作者使用了16種顏色來繪製他的操作系統，如下：
static unsigned char table_rgb[16 * 3] = {
0x00, 0x00, 0x00, /* 0:黑 */
0xff, 0x00, 0x00, /* 1:梁紅 */
0x00, 0xff, 0x00, /* 2:亮綠 */
0xff, 0xff, 0x00, /* 3:亮黃 */
0x00, 0x00, 0xff, /* 4:亮藍 */
0xff, 0x00, 0xff, /* 5:亮紫 */
0x00, 0xff, 0xff, /* 6:淺亮藍 */
0xff, 0xff, 0xff, /* 7:白 */
0xc6, 0xc6, 0xc6, /* 8:亮灰 */
0x84, 0x00, 0x00, /* 9:暗紅 */
0x00, 0x84, 0x00, /* 10:暗綠 */
0x84, 0x84, 0x00, /* 11:暗黃 */
0x00, 0x00, 0x84, /* 12:暗青 */
0x84, 0x00, 0x84, /* 13:暗紫 */
0x00, 0x84, 0x84, /* 14:淺暗藍 */
0x84, 0x84, 0x84 /* 15:暗灰 */
};
同時作者提供了許多幫助寫如端口的函數：
void io_hlt(void); // 之前出現過的懸停CPU
void io_cli(void); // 中斷標識位清零
void io_out8(int port, int data); // 輸出8位數據
int io_load_eflags(void); // 返回表示寄存器值
void io_store_eflags(int eflags); // 使用eflags重載表示寄存器
其彙編實現如下：
; naskfunc
; TAB=4
[FORMAT "WCOFF"] ; 製作目標文件的模式
[INSTRSET "i486p"] ; 使用到486爲止的指令
[BITS 32] ; 3製作32位模式用的機器語言
[FILE "naskfunc.nas"] ; 文件名
GLOBAL _io_hlt, _io_cli, _io_sti, _io_stihlt
GLOBAL _io_in8, _io_in16, _io_in32
GLOBAL _io_out8, _io_out16, _io_out32
GLOBAL _io_load_eflags, _io_store_eflags
[SECTION .text]
_io_hlt: ; void io_hlt(void);
HLT
RET
_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 ; PUSH EFLAGS
POP EAX
RET
_io_store_eflags: ; void io_store_eflags(int eflags);
MOV EAX,[ESP+4]
PUSH EAX
POPFD ; POP EFLAGS
RET
代碼中右IN OUT指令，這兩個指令是CPU和其他輸入輸出設備交互的必備指令，IN從指定端口讀入數據，OUT則是寫數據，注意彙編中（C語言編譯後）函數的返回值都是通過EAX寄存器
接下來要開始真正設置色號，VGA 調色板模式設置流程如下：
- 首先在一連串的訪問中屏蔽中斷（比如CLI） 。
- 將想要設定的調色板號碼寫入0x03c8， 緊接着， 按R， G， B的順序寫入
0x03c9。 如果還想繼續設定下一個調色板， 則省略調色板號碼， 再按照RGB的
順序寫入0x03c9就行了。 - 如果想要讀出當前調色板的狀態， 首先要將調色板的號碼寫入0x03c7， 再從
0x03c9讀取3次。 讀出的順序就是R， G， B。 如果要繼續讀出下一個調色板， 同
樣也是省略調色板號碼的設定， 按RGB的順序讀出。 - 如果最初執行了CLI， 那麼最後要執行STI
對應的C語言代碼如下：
void io_hlt(void);
void io_cli(void);
void io_out8(int port, int data);
int io_load_eflags(void);
void io_store_eflags(int eflags);
/*就算寫在同一個源文件裏， 如果想在定義前使用， 還是必須事先聲明一下。 */
void init_palette(void);
void set_palette(int start, int end, unsigned char *rgb);
void HariMain(void)
{
int i; /* 聲明變量。 變量i是32位整數型 */
char *p; /* 變量p是BYTE [...]用的地址 */
init_palette(); /* 設定調色板 */
p = (char *) 0xa0000; /* 指定地址 */
for (i = 0; i <= 0xffff; i++) {
p[i] = i & 0x0f;
}
for (;;) {
io_hlt();
}
}
void init_palette(void)
{
static unsigned char table_rgb[16 * 3] = {
0x00, 0x00, 0x00, /* 0:黑 */
0xff, 0x00, 0x00, /* 1:亮紅 */
0x00, 0xff, 0x00, /* 2:亮綠 */
0xff, 0xff, 0x00, /* 3:亮黃 */
0x00, 0x00, 0xff, /* 4:亮藍 */
0xff, 0x00, 0xff, /* 5:亮紫 */
0x00, 0xff, 0xff, /* 6:淺亮藍 */
0xff, 0xff, 0xff, /* 7:白 */
0xc6, 0xc6, 0xc6, /* 8:亮灰 */
0x84, 0x00, 0x00, /* 9:暗紅 */
0x00, 0x84, 0x00, /* 10:暗綠 */
0x84, 0x84, 0x00, /* 11:暗黃 */
0x00, 0x00, 0x84, /* 12:暗青 */
0x84, 0x00, 0x84, /* 13:暗紫 */
0x00, 0x84, 0x84, /* 14:淺暗藍 */
0x84, 0x84, 0x84 /* 15:暗灰 */
};
set_palette(0, 15, table_rgb);
return;
/* C語言中的static char語句只能用於數據， 相當於彙編中的DB指令 */
}
void set_palette(int start, int end, unsigned char *rgb)
{
int i, eflags;
eflags = io_load_eflags(); /* 記錄中斷許可標誌的值*/
io_cli(); /* 將中斷許可標誌置爲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); /* 復原中斷許可標誌 */
return;
}
效果圖如下：
3. 繪製矩形
畫面座標系都是左上座標系（左上角爲頂點），所以對於座標(x,y)我們只需要通過0xa0000 + x + y * 320定爲該座標的對應地址，這麼一來繪製矩形就簡單多了
繪製矩形代碼如下：
/*
vram: 對應顯存地址 0xa0000
xsize: 對應寬
c: 顏色編號
左上-右下座標
*/
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;
}
效果圖如下：
作者最後還繪製了一個簡陋的界面都是通過繪製矩形實現這裏就不多說了