做一个有基本printf和clearscreen函数的简单c内核

最新推荐文章于 2021-05-03 17:07:01 发布

魔芋

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分类专栏： OS入门堂文章标签： c 编译器汇编 gcc 脚本语言

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该教程演示了如何制作一个简单的内核。让我们从例子文件kernel_start.asm的开始进入内核。

[BITS 32]

[global start]

[extern _k_main] ; _k_main 在 c 程序里

start:

call _k_main

cli ; 禁止中断

hlt ; 暂停 cpu

这些是32位的代码（[BITS 32]表示）调用k_main函数，这个函数的定义在一个C的文件kernel.c里。令人疑惑的是为什么在c文件里它是k_main而在汇编文件里它是_k_main。这是因为c/c++的编译器在c/c++的函数前面加上了一个下划线（_）,除非把它连接到一个ELF文件。ELF不需要这个下划线。一旦k_main被调用，指令cli就被执行。Cli关闭中断（虽然在本例中没有中断）。然后，hlt被执行停止cpu的继续运行。可以使用jmp $来代替这个指令，但是它会占用大量的cpu时间而导致cpu过热。注意，hlt指令可以使cpu能被中断唤醒。这就是为什么要在hlt之前禁止中断，为的是让cpu完全的停止。

现在来到kernel.c的开始位置看一看定义和函数的原型。

#define WHITE_TXT 0x07 // 黑底白字

void k_clear_screen();

unsigned int k_printf(char *message, unsigned int line);

void update_cursor(int row, int col);

除了#define WHITE_TXT 0X07之外没有什么特别的。稍后在回来，记住这个里。

现在看到k_main函数。

k_main() // 象在一般 c 程序里的 main 一样

{

k_clear_screen();

k_printf("Hi!/nHow's this for a starter OS?", 0);

};

k_main是一个指向内核的入口。我们在kernel_start.asm文件里调用这个函数。

k_clear_screen 清除屏幕。 k_printf(“Hi!/nHow’s this for a starter OS?”,0); 显示该字符：

Hi!

How’s this for a starter OS?

在视频内存的第一行开始（0是第一行，1是第二，2是第三，如此类推）。符号/n象c/c++里的printf函数一个指定一新行。

在保护模式下，不能调用bios中断来清屏，我们不得不直接写视频内存。

void k_clear_screen() // 清除全部的文本屏幕

{

char *vidmem = (char *) 0xb8000;

unsigned int i=0;

while(i < (80*25*2))

{

vidmem[i]=' ';

i++;

vidmem[i]=WHITE_TXT;

i++;

};

在上面的函数中，指针vidmem指向0xb8000是保护模式下视频内存的起始地址。定义该指针为char为的是一次可以向视频内存写一个字节。X86的文本模式是80x25个字符。每一个字符需要两个字节。第一个字节是字符内容，第二个是属性控制颜色和闪烁。所以在访问整个视频内存的时候要用80*25*2。Vidmem[I]=’ ‘;是写入一个空格到视频内存（I代表位置）。把I加一， i++;取得下一个视频位置（属性位），把0x07写入。0x07表示一个黑底白字，无闪烁的文本。

现在看看k_printf函数！

unsigned int k_printf(char *message, unsigned int line) // the message and then the line #

{

char *vidmem = (char *) 0xb8000;

unsigned int i=0;

i=(line*80*2);

while(*message!=0)

{

if(*message=='/n') // check for a new line

{

line++;

i=(line*80*2);

*message++;

} else {

vidmem[i]=*message;

*message++;

i++;

vidmem[i]=WHITE_TXT;

i++;

};

return(1);

};

k_printf函数和k_clear_screen函数类似。While(*message!=0)循环搜索传入函数字符串的结尾。If(*message == ‘/n’)检查字符串的下一个字符是不是一个新行。如果是，则在line加一，在/n后面的字符将会下一行。如果不是新行(/n)，那么就把它放入视频内存并设置属性位0x07。

编译内核

首先，要下在一个内核源代码。还需要一个汇编编译器(nasm),c语言编译器(DJGPP或者gcc),和一个连接器(LD)。

现在，到最靠近连接器文件的顶端，看到这样一行：

.text 0x100000

16进制数表示内核要被载入内存的位置。这里是1MB。

首先编译我们的”平底锅”汇编代码文件：

nasm -f aout kernel_start.asm -o ks.o

把kernel_start.asm文件编译成aout格式的ks.o文件，现在是我们的c文件：

gcc -c kernel.c -o kernel.o

下一步也就是最后一步是连接ks.o和kernel.o文件到一起。在此，我们要把它用link.ld脚本文件连接到二进制文件里。用下面的命令：

ld -T link.ld -o kernel.bin ks.o kernel.o

ks.o首先要被连接，否则内核不会正常工作。内核是kernel.bin，并且将要被bootsector/loader运行，设置成保护模式允许A20的使用。