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synced 2025-06-08 18:26:48 +00:00
🆕 完成了加载内核程序到内存中的功能
This commit is contained in:
fslongjin
parent
84f3aaac70
commit
9167e92fae
@ -6,5 +6,8 @@ enable_language(ASM_NASM)
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#修改输出的路径
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set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin/bootloader)
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# 添加汇编包含目录（当前文件夹）
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add_compile_options(-I ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/ )
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add_executable(boot.bin boot.asm)
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add_executable(loader.bin loader.asm)
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add_executable(loader.bin loader.asm fat12.inc)
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@ -114,8 +114,8 @@ Label_Go_On:
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jmp Label_Cmp_FileName
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Label_Different:
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and di, 0ffe0h ;将di恢复到当前目录项的第0字节
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add di, 20h ;将di跳转到下一目录项的第0字节
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||||
and di, 0xffe0 ;将di恢复到当前目录项的第0字节
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||||
add di, 0x20 ;将di跳转到下一目录项的第0字节
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||||
mov si, LoaderFileName
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||||
jmp Label_Search_For_LoaderBin ;继续搜索下一目录项
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@ -5,6 +5,37 @@
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; 由于实模式下，物理地址为CS<<4+IP，而从boot的定义中直到，loader的CS为0x1000， 因此loader首地址为0x10000
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org 0x10000
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jmp Label_Start
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%include 'fat12.inc' ; 将fat12文件系统的信息包含进来
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Base_Of_Kernel_File equ 0x00
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Offset_Of_Kernel_File equ 0x100000 ; 设置内核文件的地址空间从1MB处开始。（大于实模式的寻址空间）
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Base_Tmp_Of_Kernel_Addr equ 0x00
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Offset_Tmp_Of_Kernel_File equ 0x7e00 ; 内核程序的临时转存空间
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Memory_Struct_Buffer_Addr equ 0x7e00 ; 内核被转移到最终的内存空间后，原来的临时空间就作为内存结构数据的存储空间
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[SECTION gdt]
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LABEL_GDT: dd 0,0
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LABEL_DESC_CODE32: dd 0x0000FFFF,0x00CF9A00
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||||
LABEL_DESC_DATA32: dd 0x0000FFFF,0x00CF9200
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||||
GdtLen equ $ - LABEL_GDT
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||||
GdtPtr dw GdtLen - 1
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dd LABEL_GDT
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SelectorCode32 equ LABEL_DESC_CODE32 - LABEL_GDT
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SelectorData32 equ LABEL_DESC_DATA32 - LABEL_GDT
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[SECTION .s16] ;定义一个名为.s16的段
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[BITS 16] ; 通知nasm，将要运行在16位宽的处理器上
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Label_Start:
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mov ax, cs
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mov ds, ax ; 初始化数据段寄存器
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||||
mov es, ax ; 初始化附加段寄存器
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@ -24,10 +55,440 @@ org 0x10000
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pop ax
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mov bp, Message_Start_Loader
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int 0x10
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;jmp $
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||||
; 使用A20快速门来开启A20信号线
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push ax
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||||
in al, 0x92 ; A20快速门使用I/O端口0x92来处理A20信号线
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||||
or al, 0x02 ; 通过将0x92端口的第1位置1，开启A20地址线
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out 0x92, al
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pop ax
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||||
cli ; 关闭外部中断
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db 0x66
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lgdt [GdtPtr] ; LGDT/LIDT - 加载全局/中断描述符表格寄存器
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||||
; 置位CR0寄存器的第0位，开启保护模式
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||||
mov eax, cr0
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or eax, 1
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mov cr0, eax
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||||
; 为fs寄存器加载新的数据段的值
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mov ax, SelectorData32
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mov fs, ax
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||||
; fs寄存器加载完成后，立即从保护模式退出。 这样能使得fs寄存器在实模式下获得大于1MB的寻址能力。
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||||
mov eax, cr0
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and al, 11111110b ; 将第0位置0
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mov cr0, eax
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sti ; 开启外部中断
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; =========在文件系统中搜索 kernel.bin==========
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mov word [SectorNo], SectorNumOfRootDirStart ;保存根目录起始扇区号
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||||
Label_Search_In_Root_Dir_Begin:
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||||
cmp word [RootDirSizeForLoop], 0 ; 比较根目录扇区数量和0的关系。 cmp实际上是进行了一个减法运算
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||||
jz Label_No_KernelBin ; 等于0，不存在kernel.bin
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||||
dec word [RootDirSizeForLoop]
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||||
mov ax, 0x00
|
||||
mov es, ax
|
||||
mov bx, 0x8000
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||||
mov ax, [SectorNo] ;向函数传入扇区号
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||||
mov cl, 1
|
||||
call Func_ReadOneSector
|
||||
mov si, Kernel_FileName ;向源变址寄存器传入Loader文件的名字
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||||
mov di, 0x8000
|
||||
cld ;由于LODSB的加载方向与DF标志位有关，因此需要用CLD清零DF标志位
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||||
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||||
mov dx, 0x10 ; 每个扇区的目录项的最大条数是(512/32=16,也就是0x10)
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||||
|
||||
Label_Search_For_LoaderBin:
|
||||
cmp dx, 0
|
||||
jz Label_Goto_Next_Sector_In_Root_Dir
|
||||
dec dx
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||||
mov cx, 11 ; cx寄存器存储目录项的文件名长度， 11B，包括了文件名和扩展名，但是不包括 分隔符'.'
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||||
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||||
Label_Cmp_FileName:
|
||||
cmp cx, 0
|
||||
jz Label_FileName_Found
|
||||
dec cx
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||||
lodsb ; 把si对应的字节载入al寄存器中，然后，由于DF为0，si寄存器自增
|
||||
cmp al, byte [es:di] ; 间接取址[es+di]。 也就是进行比较当前文件的名字对应字节和loader文件名对应字节
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||||
jz Label_Go_On ; 对应字节相同
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||||
jmp Label_Different ; 字节不同，不是同一个文件
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||||
Label_Go_On:
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||||
inc di
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||||
jmp Label_Cmp_FileName
|
||||
|
||||
Label_Different:
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||||
and di, 0xffe0 ;将di恢复到当前目录项的第0字节
|
||||
add di, 0x20 ;将di跳转到下一目录项的第0字节
|
||||
mov si, Kernel_FileName
|
||||
jmp Label_Search_For_LoaderBin ;继续搜索下一目录项
|
||||
|
||||
Label_Goto_Next_Sector_In_Root_Dir:
|
||||
add word [SectorNo], 1
|
||||
jmp Label_Search_In_Root_Dir_Begin
|
||||
|
||||
Label_No_KernelBin:
|
||||
; 在屏幕上显示 [ERROR] No Kernel Found.
|
||||
mov ax, 0x1301
|
||||
mov bx, 0x000c ; 红色闪烁高亮黑底
|
||||
mov dx, 0x0200 ; 显示在第3行（前面已经显示过2行了）
|
||||
mov cx, 24 ; 字符串长度
|
||||
push ax
|
||||
mov ax, ds
|
||||
mov es, ax
|
||||
pop ax
|
||||
mov bp, Message_No_Loader
|
||||
int 0x10
|
||||
|
||||
jmp $
|
||||
|
||||
; ========= 找到了 kernel.bin ===========
|
||||
; 将内核加载到内存中
|
||||
Label_FileName_Found:
|
||||
mov ax, RootDirSectors
|
||||
|
||||
; 先取得目录项DIR_FstClus字段的值（起始簇号）
|
||||
and di, 0xffe0
|
||||
add di, 0x1a
|
||||
mov cx, word [es:di]
|
||||
push cx
|
||||
|
||||
|
||||
add cx, ax
|
||||
add cx, SectorBalance
|
||||
mov eax, Base_Tmp_Of_Kernel_Addr ; 内核放置的临时地址
|
||||
mov es, eax ;配置es和bx，指定kernel.bin在内存中的起始地址
|
||||
mov bx, Offset_Tmp_Of_Kernel_File
|
||||
mov ax, cx
|
||||
|
||||
Label_Go_On_Loading_File:
|
||||
push ax
|
||||
push bx
|
||||
|
||||
; 显示字符.
|
||||
mov ah, 0x0e
|
||||
mov al, "."
|
||||
mov bl, 0x0f
|
||||
int 0x10
|
||||
|
||||
pop bx
|
||||
pop ax
|
||||
|
||||
|
||||
; 读取一个扇区
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||||
mov cl, 1
|
||||
call Func_ReadOneSector
|
||||
pop ax
|
||||
|
||||
; ======逐字节将内核程序复制到临时空间，然后转存到内核空间===
|
||||
push cx
|
||||
push eax
|
||||
push fs
|
||||
push edi
|
||||
push ds
|
||||
push esi
|
||||
|
||||
mov cx, 0x0200 ; 指定计数寄存器的值为512， 为后面循环搬运这个扇区的数据做准备
|
||||
mov ax, Base_Of_Kernel_File
|
||||
mov fs, ax ; 这样在物理机上是行不通的，因为这样移动的话，fs就失去了32位寻址能力
|
||||
mov edi, dword [OffsetOfKernelFileCount] ; 指定目的变址寄存器
|
||||
|
||||
mov ax, Base_Tmp_Of_Kernel_Addr
|
||||
mov ds, ax
|
||||
mov esi, Offset_Tmp_Of_Kernel_File ; 指定来源变址寄存器
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
Label_Move_Kernel:
|
||||
; 真正进行数据的移动
|
||||
mov al, byte [ds:esi] ; 移动到临时区域
|
||||
mov byte [fs:edi], al ; 再移动到目标区域
|
||||
|
||||
inc esi
|
||||
inc edi
|
||||
loop Label_Move_Kernel
|
||||
|
||||
; 当前扇区数据移动完毕
|
||||
mov eax, 0x1000
|
||||
mov ds, eax
|
||||
|
||||
mov dword [OffsetOfKernelFileCount], edi ; 增加偏移量
|
||||
|
||||
pop esi
|
||||
pop ds
|
||||
pop edi
|
||||
pop fs
|
||||
pop eax
|
||||
pop cx
|
||||
|
||||
|
||||
call Func_GetFATEntry
|
||||
|
||||
cmp ax, 0x0fff
|
||||
jz Label_File_Loaded
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
push ax
|
||||
mov dx, RootDirSectors
|
||||
add ax, dx
|
||||
add ax, SectorBalance
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
; 继续读取下一个簇
|
||||
jmp Label_Go_On_Loading_File
|
||||
|
||||
Label_File_Loaded:
|
||||
|
||||
|
||||
;在屏幕上显示 kernel loaded
|
||||
mov ax, 0x1301
|
||||
mov bx, 0x000f
|
||||
mov dx, 0x0200 ;在第3行显示
|
||||
mov cx, 20 ;设置消息长度
|
||||
|
||||
push ax
|
||||
|
||||
mov ax, ds
|
||||
mov es, ax
|
||||
pop ax
|
||||
mov bp, Message_Kernel_Loaded
|
||||
int 0x10
|
||||
|
||||
; ======直接操作显示内存=======
|
||||
; 从内存的0x0B800开始，是一段用于显示字符的内存空间。
|
||||
; 每个字符占用2bytes，低字节保存要显示的字符，高字节保存样式
|
||||
mov ax, 0xB800
|
||||
mov gs, ax
|
||||
mov ah, 0x0F ;黑底白字
|
||||
mov al, '.'
|
||||
mov [gs:((80 * 2 + 20) * 2)], ax ;在屏幕第0行，39列
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
Label_Kill_Motor:
|
||||
; =====关闭软驱的马达======
|
||||
; 向IO端口0x03f2写入0，关闭所有软驱
|
||||
push dx
|
||||
mov dx, 0x03F2
|
||||
mov al, 0
|
||||
out dx, al
|
||||
pop dx
|
||||
|
||||
; =====获取物理地址空间====
|
||||
|
||||
; 显示 正在获取内存结构
|
||||
mov ax, 0x1301
|
||||
mov bx, 0x000F
|
||||
mov dx, 0x0300 ; 在第四行显示
|
||||
mov cx, 34
|
||||
push ax
|
||||
mov ax, ds
|
||||
mov es, ax
|
||||
pop ax
|
||||
mov bp, Message_Start_Get_Mem_Struct
|
||||
int 0x10
|
||||
|
||||
|
||||
mov ax, 0x00
|
||||
mov es, ax
|
||||
|
||||
mov di, Memory_Struct_Buffer_Addr ; 设置内存结构信息存储的地址
|
||||
mov ebx, 0 ;第一次调用0x15的时候，ebx要置为0 ebx存储的是下一个待返回的ARDS （Address Range Descriptor Structure）
|
||||
|
||||
Label_Get_Mem_Struct:
|
||||
;==== 获取内存物理地址信息
|
||||
; 使用0x15中断程序的功能号0xe820来获取内存信息
|
||||
; 返回信息在[es:di]指向的内存中
|
||||
; 一共要分5次才能把20个字节的信息获取完成
|
||||
; 这些信息在内核初始化内存管理单元的时候，会去解析它们。
|
||||
|
||||
mov eax, 0xe820
|
||||
mov ecx, 20 ; 指定ARDS结构的大小，是固定值20
|
||||
mov edx, 0x534d4150 ; 固定签名标记，是字符串“SMAP”的ASCII码
|
||||
int 0x15
|
||||
|
||||
jc Label_Get_Mem_Fail ; 若调用出错，则CF=1
|
||||
|
||||
add di, 20
|
||||
cmp ebx, 0
|
||||
jne Label_Get_Mem_Struct ; ebx不为0
|
||||
jmp Label_Get_Mem_OK ; 获取内存信息完成
|
||||
|
||||
Label_Get_Mem_Fail:
|
||||
; =====获取内存信息失败====
|
||||
; 显示 正在获取内存结构
|
||||
mov ax, 0x1301
|
||||
mov bx, 0x000c
|
||||
mov dx, 0x0400 ; 在第5行显示
|
||||
mov cx, 33
|
||||
push ax
|
||||
mov ax, ds
|
||||
mov es, ax
|
||||
pop ax
|
||||
mov bp, Message_Get_Mem_Failed
|
||||
int 0x10
|
||||
|
||||
jmp $
|
||||
|
||||
Label_Get_Mem_OK:
|
||||
; ==== 成功获取内存信息 ===
|
||||
mov ax, 0x1301
|
||||
mov bx, 0x000f
|
||||
mov dx, 0x0400 ; 在第5行显示
|
||||
mov cx, 39
|
||||
push ax
|
||||
mov ax, ds
|
||||
mov es, ax
|
||||
pop ax
|
||||
mov bp, Message_Get_Mem_Success
|
||||
int 0x10
|
||||
|
||||
jmp Label_Get_SVGA_Info
|
||||
|
||||
Label_Get_SVGA_Info:
|
||||
; ==== 获取SVGA芯片的信息
|
||||
mov ax, 0x1301
|
||||
mov bx, 0x000f
|
||||
mov dx, 0x0500 ; 在第6行显示
|
||||
mov cx, 30
|
||||
push ax
|
||||
mov ax, ds
|
||||
mov es, ax
|
||||
pop ax
|
||||
mov bp, Message_Start_Get_SVGA_Info
|
||||
int 0x10
|
||||
|
||||
jmp $
|
||||
|
||||
; 从软盘读取一个扇区
|
||||
; AX=待读取的磁盘起始扇区号
|
||||
; CL=读入的扇区数量
|
||||
; ES:BX=>目标缓冲区起始地址
|
||||
Func_ReadOneSector:
|
||||
|
||||
push bp
|
||||
mov bp, sp
|
||||
sub esp, 2
|
||||
mov byte [bp-2], cl
|
||||
push bx
|
||||
mov bl, [BPB_SecPerTrk]
|
||||
div bl ;用AX寄存器中的值除以BL，得到目标磁道号(商：AL)以及目标磁道内的起始扇区号(余数：AH)
|
||||
inc ah ; 由于磁道内的起始扇区号从1开始计数，因此将余数+1
|
||||
mov cl, ah
|
||||
mov dh, al
|
||||
shr al, 1 ;计算出柱面号
|
||||
mov ch, al
|
||||
and dh, 1;计算出磁头号
|
||||
|
||||
pop bx
|
||||
mov dl, [BS_DrvNum]
|
||||
;最终，dh存储了磁头号，dl存储驱动器号
|
||||
; ch存储柱面号，cl存储起始扇区号
|
||||
|
||||
Label_Go_On_Reading:
|
||||
; 使用BIOS中断服务程序INT13h的主功能号AH=02h实现软盘读取操作
|
||||
mov ah, 2
|
||||
mov al, byte [bp-2]
|
||||
int 0x13
|
||||
|
||||
jc Label_Go_On_Reading ;当CF标志位被复位时，说明数据读取完成，恢复调用现场
|
||||
|
||||
add esp, 2
|
||||
pop bp
|
||||
|
||||
ret
|
||||
|
||||
|
||||
; 解析FAT表项,根据当前FAT表项索引出下一个FAT表项
|
||||
Func_GetFATEntry:
|
||||
; AX=FAT表项号（输入、输出参数）
|
||||
; 保存将要被修改的寄存器
|
||||
|
||||
|
||||
push es
|
||||
push bx
|
||||
push ax
|
||||
|
||||
; 扩展段寄存器
|
||||
mov ax, 00
|
||||
mov es, ax
|
||||
|
||||
pop ax
|
||||
mov byte [Odd], 0 ;将奇数标志位置0
|
||||
|
||||
; 将FAT表项号转换为总的字节号
|
||||
mov bx, 3
|
||||
mul bx
|
||||
mov bx, 2
|
||||
div bx
|
||||
|
||||
cmp dx, 0
|
||||
jz Label_Even ; 偶数项
|
||||
mov byte [Odd], 1
|
||||
|
||||
Label_Even:
|
||||
xor dx, dx ;把dx置0
|
||||
|
||||
; 计算得到扇区号（商）和扇区内偏移（余数）
|
||||
mov bx, [BPB_BytesPerSec]
|
||||
div bx
|
||||
push dx
|
||||
|
||||
; 读取两个扇区到[es:bx]
|
||||
mov bx, 0x8000
|
||||
add ax, SectorNumOfFAT1Start
|
||||
mov cl, 2 ; 设置读取两个扇区，解决FAT表项跨扇区的问题
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
call Func_ReadOneSector
|
||||
|
||||
pop dx
|
||||
add bx, dx
|
||||
mov ax, [es:bx]
|
||||
cmp byte [Odd], 1
|
||||
jnz Label_Even_2 ;若是偶数项，则跳转
|
||||
|
||||
shr ax, 4 ; 解决奇偶项错位问题
|
||||
|
||||
Label_Even_2:
|
||||
and ax, 0x0fff ; 确保表项号在正确的范围内 0x0003~0x0fff
|
||||
pop bx
|
||||
pop es
|
||||
ret
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
;====临时变量=====
|
||||
RootDirSizeForLoop dw RootDirSectors
|
||||
SectorNo dw 0
|
||||
Odd db 0
|
||||
OffsetOfKernelFileCount dd Offset_Of_Kernel_File
|
||||
|
||||
; 要显示的消息文本
|
||||
Message_Start_Loader: db "[DragonOS] Start Loader"
|
||||
len_Message_Start_Loader: db 23
|
||||
Message_No_Loader: db "[ERROR] No Kernel Found."
|
||||
Message_Kernel_Loaded: db "[INFO] Kernel loaded"
|
||||
Message_Start_Get_Mem_Struct: db "[INFO] Try to get memory struct..."
|
||||
Message_Get_Mem_Failed: db "[ERROR] Get memory struct failed."
|
||||
Message_Get_Mem_Success: db "[INFO] Successful to get memory struct."
|
||||
Message_Start_Get_SVGA_Info: db "[INFO] Try to get SVGA info..."
|
||||
|
||||
|
||||
Kernel_FileName: db "KERNEL BIN", 0
|
||||
@ -1,3 +1,11 @@
|
||||
# ======检查是否以sudo运行=================
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||||
uid=`id -u`
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if [ ! $uid == "0" ];then
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echo "请以sudo权限运行"
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exit
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fi
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# ==============检查文件是否齐全================
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if [ ! -x "bin/bootloader/boot.bin" ]; then
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echo "bin/bootloader/boot.bin 不存在！"
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@ -14,27 +22,31 @@ fi
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# ===============文件检查完毕===================
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# 将引导程序写入boot.img
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# =========将引导程序写入boot.img=============
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dd if=bin/bootloader/boot.bin of=bin/boot.img bs=512 count=1 conv=notrunc
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# =========创建临时文件夹==================
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# 判断临时文件夹是否存在，若不存在则创建新的
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if [ ! -d "tmp/" ]; then
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mkdir tmp/
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echo "创建了tmp文件夹"
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fi
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# 挂载boot.img到tmp/boot
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# ==============挂载boot.img=============
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mkdir tmp/boot
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sudo mount bin/boot.img tmp/boot -t vfat -o loop
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mount bin/boot.img tmp/boot -t vfat -o loop
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# 检查是否挂载成功
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if mountpoint -q tmp/boot
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then
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echo "成功挂载 boot.img 到 tmp/boot"
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# 把loader.bin复制到boot.img
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sudo cp bin/bootloader/loader.bin tmp/boot
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# ========把loader.bin复制到boot.img==========
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cp bin/bootloader/loader.bin tmp/boot
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# ========把内核程序复制到boot.img======
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cp bin/bootloader/kernel.bin tmp/boot
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sync
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sudo umount tmp/boot
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# 卸载磁盘
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umount tmp/boot
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else
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echo "挂载 boot.img 失败！"
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fi
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@ -42,7 +54,7 @@ fi
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# 运行结束后删除tmp文件夹
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sudo rm -rf tmp
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rm -rf tmp
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# 进行启动前检查
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flag_can_run=0
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