操作系统与网络实现之七

来源：互联网发布：hive sql 编辑：程序博客网时间：2024/05/29 16:04

使用C语言编写内核

到目前为止，我们可以使用32位编程了，但是用汇编编程还是一件比较枯燥、比较痛苦的事，下一步我们想用C语言编写32位系统，那么怎么办？

办法就是在kernel.asm使用call语句直接调用C程序。

具体过程如下：

汇编文件kernel.asm生成中间文件kernel.asmo。

C文件kernel.c生成中间文件kernel.o。

这两个中间文件再链接生成kernel.bin文件，具体过程参见makefile。

有一点要注意，这里我们使用的djgpp在编译c语言时会在函数名加上下划线，那么在asm中要调用这个函数，也必须在函数名下加下划线，才能让链接程序找到这个函数，才可以正确编译。

kernel.asm源码：

[BITS32]

[GLOBAL start] ;导出 start这个入口，以便让链接器识别 ,

[EXTERN _ya_main] ;用到本文件外定义的函数在kernel.c

jmp start

start:

call _ya_main ;调用C

jmp$

kernel.c源码：

void ya_main()

{

unsignedint* addr=(int*)0x10050;

unsignedshort*video_addr;

unsignedint mid=*addr;

video_addr =(int*)mid;

//计算点的偏移量

unsignedint offset=50*(800+1)+250;

video_addr = video_addr+ offset ;

for(int i=0; i<50; i++){

*( video_addr)=0x7ff;//蓝色

video_addr ++;

}

kernelloader.asm源码：

[BITS16]

jmp main

gdt_entries equ 3 ;共有三个段描述符：null,os code32,os data32

pe equ 1 ;bit PE in CR0

null equ 0h

os_code32_selequ 8h ;1,gdt,rpl=00

os_data32_selequ 10h ;2,gdt,rpl=00

VESA: times256db0 ;分配一块区域存放 vesa返回的信息，大小256，我们只需要其中的一个32位值

pdescr times6db0

gdt_table times(gdt_entries*8)db0

set_video_mode: ;设置显卡模式

push es

;设置显卡模式

mov ax,0x4f02

mov bx,0x4114 ;800X600 ( 5:6:5 ) 16位色彩

int 0x10

;取得该模式下显卡线性地址

mov bx,0x1000

mov es,bx

mov di, VESA ;es:di指向256空间，int 10h将在此填写数据

mov ax,0x4f01

mov cx,0x114

int 0x10

;第40个字节开始存有显卡地址0xe0000000,将此地址再存入指定的地址0x10050

mov eax,[es:VESA+40]

;将此地址再存入指定的地址0x10050,

mov [es:0x50],eax ;eax内容为 0xe0000000

pop es

ret

read_kernel: ;读入 kernel程序

push es

.rk:

mov ax,0x8000 ;kernel.bin所在的段基址

mov es,ax

mov bx,0 ;写入到内存0x8000:0000物理地址=0x80000

mov ah,2

mov dh,0 ;磁头

mov dl,0 ;驱动器号

mov ch,0 ;磁道0

mov cl,4 ;第4个扇区开始

mov al,1 ;读入扇区数,每个扇区为 512B

int 0x13

jc .rk

pop es

ret

main:

movax,1000h

movds,ax

;设置显卡模式

call set_video_mode

;读入 kernel

call read_kernel

;打开 A 20 地址线

mov ax,0x2401

int 0x15

;[1]built up GDT table

cli

mov eax,gdt_table

;item 0:null descriptor,

mov dword[eax],0

mov dword[eax+4],0

add eax,8

;item 1,OS code32 descriptor,

;Base=00000000h,limit=0ffh,G=1,D=1,type=a,dpl=0

mov word[eax],0ffh

mov word[eax+2],0

mov byte[eax+4],00h

mov byte[eax+5],09ah

mov byte[eax+6],0c0h

mov byte[eax+7],00h

add eax,8

;item 2,OS data32 descriptor

;Base=00000000h,Limit=0fffffh,G=1,D=1,Type=2,DPL=0

mov word[eax],0ffffh

mov word[eax+2],0000h

mov byte[eax+4],00h

mov byte[eax+5],092h

mov byte[eax+6],0cfh ;高四位是G D 0 AVL，此处为1100 = c ,低四位是limit bit 16-19此处为f

mov byte[eax+7],00h

add eax,8

;[2]built false GDT descriptor

mov word[pdescr+0],(gdt_entries*8)

mov dword[pdescr+2],gdt_table+00010000h

lgdt[pdescr]

;[3]enter into protected mode

;刷新CR0

moveax,cr0

or eax,pe

movcr0,eax

jmp flush

flush:

movax,os_data32_sel

movds,ax

moves,ax

movss,ax

movfs,ax

movgs,ax

jmpdword os_code32_sel:0x80000 ;跳转到0x8000:0000保护模式物理地址0x80000

boot.asm

[BITS16] ;编译成16位的指令

[ORG0x7C00]

jmp main

read_kernelloader: ;读入 kernelloader程序

push es

.rk:

mov ax,0x1000 ;kernelloader.bin所在的段基址

mov es,ax

mov bx,0

mov ah,2

mov dl,0

mov ch,0

mov cl,2

mov al,2 ;读入扇区数,每个扇区为 512B

int 0x13

jc .rk

pop es

ret

main: ;主程序

mov ax,0x0 ;boot.bin程序的段基址

mov ds,ax

call read_kernelloader ;读入 kernelloader 程序

jmpdword 0x1000:0 ;跳转到 kernelloader处执行

times510-($-$$)db0

db0x55

db0xAA

makefile

######################

#声明要编译的所有组成,这里的ya是本工程名称，可以取任何名字，这里就用ya

######################

ya:out/boot.bin out/kernelloader.bin out/kernel.asmo out/kernel.o out/kernel.ld out/kernel.bin out/creat_img.exe out/write_in_img.exe A B C D

#开始对各部分编译，注意不是空格是Tab键

out/boot.bin:code/boot.asm

nasm code/boot.asm -o out/boot.bin

out/kernelloader.bin:code/kernelloader.asm

nasm code/kernelloader.asm -o out/kernelloader.bin

#编译asm文件，生成中间文件

out/kernel.asmo:code/kernel.asm

nasm -f aout code/kernel.asm -o out/kernel.asmo

#编译C文件，生成中间文件

out/kernel.o:code/kernel.c

gcc -fpack-struct -std=c99 -c code/kernel.c -o out/kernel.o

#链接内核

out/kernel.ld:out/kernel.asmo out/kernel.o

ld -Ttext 0x80000 -e start -o out/kernel.ld out/kernel.asmo out/kernel.o

#生成可执行代码文件

out/kernel.bin:out/kernel.ld

objcopy -R .note -R .comment -S -O binary out/kernel.ld out/kernel.bin

#制作内核映象文件

out/creat_img.exe:code/creat_img.c

gpp code/creat_img.c -o out/creat_img.exe

#执行dos命令，在final目录下生成a.img文件

out/creat_img.exe final/a.img

#写入文件,argv[1]=目标文件 argv[2]=源文件 argv[3]=写入偏移量

#在DOS下用法: write.exe a.img kernelloader.bin 512

out/write_in_img.exe:code/write_in_img.c

gpp code/write_in_img.c -o out/write_in_img.exe

#执行dos命令，向a.img写入代码，内容是boot.bin

#写入磁盘位置从0偏移量起始,占1个扇区512字节

out/write_in_img.exe final/a.img out/boot.bin 0

#执行dos命令，向a.img写入代码，内容是kernelloader.bin

# boot.bin已经占用了512字节,写入磁盘位置从512偏移量起始,占2个扇区1024字节

out/write_in_img.exe final/a.img out/kernelloader.bin 512

#执行dos命令，向a.img写入代码，内容是kernel.bin

# boot.bin+kernelloader.bin已经占用了512+1024 = 1536字节,写入磁盘位置从1536偏移量起始，占1个扇区512字节

out/write_in_img.exe final/a.img out/kernel.bin 1536

######################

运行模拟器，结果显示如图：

clip_image001

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操作系统与网络实现 之七

操作系统与网络实现之七