62、BIOS 级编程与鼠标编程详解

BIOS 级编程与鼠标编程详解

1. 像素颜色设置与绘制

在某些编程场景中，我们需要对屏幕像素的颜色进行设置并绘制像素。以下是一段相关的代码示例：

; Sets individual palette colors and draws 
; several pixels.
;------------------------------------------------
; Change the color at index 1 to white (63,63,63).
mov dx,VIDEO_PALLETE_PORT
mov al,1
; set palette index 1
out dx,al
mov dx,COLOR_SELECTION_PORT
mov al,63
; red
out dx,al
mov al,63
; green
out dx,al
mov al,63
; blue
out dx,al
; Calculate the video buffer offset of the first pixel.
; Method is specific to mode 13h, which is 320 X 200.
mov xVal,160
; middle of screen
mov yVal,100
mov ax,320
; 320 for video mode 13h
mul yVal
; y-coordinate
add ax,xVAl
; x-coordinate
; Place the color index into the video buffer.
mov cx,10
; draw 10 pixels
mov di,ax
; AX contains buffer offset
; Draw the pixels now. By default, the assembler assumes 
; DI is an offset from the segment address in DS. The 
; segment override ES:[DI] tells the CPU to use the segment 
; address in ES instead. ES currently points to VRAM.
DP1:
mov BYTE PTR es:[di],COLOR_INDEX
add di,5
; move 5 pixels to the right
loop DP1
ret
Draw_Some_Pixels ENDP
END main

这段代码的主要步骤如下：
1. 颜色设置 ：将调色板索引 1 的颜色设置为白色（RGB 值均为 63）。
2. 计算像素偏移 ：针对 320x200 的 13h 视频模式，计算第一个像素在视频缓冲区的偏移量。
3. 绘制像素 ：在视频缓冲区中绘制 10 个像素，每个像素向右移动 5 个位置。

如果要绘制垂直线，可以每次给 DI 的值加上 320 来移动到下一行像素；绘制斜率为 1 的对角线，则给 DI 加上 321。而绘制任意两点之间的直线，推荐使用 Bresenham 算法，该算法在很多网站上都有详细解释。

2. 视频模式 13h 相关问题

以下是关于视频模式 13h 的一些常见问题及解答：
1. 判断对错 ：视频模式 13h 将屏幕像素映射为二维字节数组，每个字节对应两个像素。（答案：错误）
2. 判断对错 ：在视频模式 13h 中，每个屏幕行使用 320 字节的存储空间。（答案：正确）
3. 像素颜色设置方式 ：在视频模式 13h 中，通过设置调色板的索引和对应的 RGB 值来设置像素颜色。
4. 颜色索引的使用 ：颜色索引用于在调色板中选择特定的颜色，将其放入视频缓冲区以显示相应颜色的像素。
5. 调色板元素内容 ：在视频模式 13h 中，调色板的每个元素包含一个 RGB 颜色值。
6. 深灰色的 RGB 值 ：(16, 16, 16)
7. 白色的 RGB 值 ：(63, 63, 63)
8. 亮红色的 RGB 值 ：(63, 0, 0)
9. 挑战：将视频模式 13h 的屏幕背景颜色设置为绿色 ：

; 假设调色板索引 0 用于背景颜色
mov dx,VIDEO_PALLETE_PORT
mov al,0
out dx,al
mov dx,COLOR_SELECTION_PORT
mov al,0
; red
out dx,al
mov al,63
; green
out dx,al
mov al,0
; blue
out dx,al

10. 挑战：将视频模式 13h 的屏幕背景颜色设置为白色 ：

; 假设调色板索引 0 用于背景颜色
mov dx,VIDEO_PALLETE_PORT
mov al,0
out dx,al
mov dx,COLOR_SELECTION_PORT
mov al,63
; red
out dx,al
mov al,63
; green
out dx,al
mov al,63
; blue
out dx,al

3. 鼠标编程基础

鼠标通常通过 PS - 2 鼠标端口、RS - 232 串行端口、USB 端口或无线连接与计算机主板相连。在检测鼠标之前，MS - DOS 需要安装设备驱动程序，MS - Windows 也有内置的鼠标驱动程序，这里我们主要关注 MS - DOS 提供的功能。

鼠标的移动以“米基（mickeys）”为单位进行跟踪，1 米基大约代表鼠标实际移动 1/200 英寸。鼠标的米基与像素的比例可以设置，默认情况下，每 8 个水平像素对应 8 米基，每 8 个垂直像素对应 16 米基。此外，还有一个双速阈值，默认值为每秒 64 米基。

4. 鼠标 INT 33h 函数

INT 33h 提供了关于鼠标的各种信息，包括当前位置、最后点击的按钮、速度等，还可以用于显示或隐藏鼠标光标。以下是一些重要的 INT 33h 函数：
| 函数编号 | 描述 | 接收参数 | 返回参数 | 示例调用 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 0 | 重置鼠标并获取状态 | AX = 0 | 如果支持鼠标，AX = FFFFh 且 BX = 鼠标按钮数量；否则，AX = 0 | mov ax,0
int 33h
cmp ax,0
je MouseNotAvailable
mov numberOfButtons,bx |
| 1 | 显示鼠标指针 | AX = 1 | 无 | mov ax,1
int 33h |
| 2 | 隐藏鼠标指针 | AX = 2 | 无 | mov ax,2
int 33h |
| 3 | 获取鼠标位置和状态 | AX = 3 | BX = 鼠标按钮状态
CX = X 坐标（像素）
DX = Y 坐标（像素） | mov ax,3
int 33h
test bx,1
jne Left_Button_Down
test bx,2
jne Right_Button_Down
test bx,4
jne Center_Button_Down
mov Xcoord,cx
mov yCoord,dx |
| 4 | 设置鼠标位置 | AX = 4
CX = X 坐标（像素）
DX = Y 坐标（像素） | 无 | mov ax,4
mov cx,200
mov dx,100
int 33h |
| 5 | 获取鼠标按钮按下信息 | AX = 5
BX = 按钮 ID（0 = 左键，1 = 右键，2 = 中键） | AX = 按钮状态
BX = 按钮按下计数器
CX = 最后一次按钮按下的 X 坐标
DX = 最后一次按钮按下的 Y 坐标 | mov ax,5
mov bx,0
int 33h
test ax,1
jz skip
mov X_coord,cx
mov Y_coord,dx |
| 6 | 获取鼠标按钮释放信息 | AX = 6
BX = 按钮 ID（0 = 左键，1 = 右键，2 = 中键） | AX = 按钮状态
BX = 按钮释放计数器
CX = 最后一次按钮释放的 X 坐标
DX = 最后一次按钮释放的 Y 坐标 | mov ax,6
mov bx,0
int 33h
test ax,1
jz skip
mov X_coord,cx
mov Y_coord,dx |
| 7 | 设置鼠标水平移动范围 | AX = 7
CX = 最小 X 坐标（像素）
DX = 最大 X 坐标（像素） | 无 | mov ax,7
mov cx,100
mov dx,700
int 33h |
| 8 | 设置鼠标垂直移动范围 | AX = 8
CX = 最小 Y 坐标（像素）
DX = 最大 Y 坐标（像素） | 无 | mov ax,8
mov cx,100
mov dx,500
int 33h |

5. 坐标转换

在鼠标编程中，经常需要进行像素坐标和字符坐标的转换：
- 像素坐标转字符坐标 ：标准的 MS - DOS 文本字体宽度为 8 像素，高度为 16 像素。可以使用公式 C = int(P / D) 将像素坐标 P 转换为字符坐标 C ，其中 D 为字符尺寸。例如，若字符宽度为 8 像素，INT 33 函数 3 返回的 X 坐标为 100 像素，则对应的字符位置为 int(100 / 8) = 12 。
- 字符坐标转像素坐标 ：使用公式 P = C * D 进行转换，其中 C 为字符坐标， P 为像素坐标， D 为字符尺寸。在水平方向上， P 是字符单元格左侧的像素坐标；在垂直方向上， P 是字符单元格顶部的像素坐标。例如，若字符宽度为 8 像素，要将鼠标置于字符单元格 12，则该单元格最左侧像素的 X 坐标为 12 * 8 = 96 。

以下是一个简单的流程表示坐标转换：

graph LR
    A[像素坐标] -->|P / D| B[字符坐标]
    C[字符坐标] -->|C * D| D[像素坐标]

6. 其他鼠标函数

除了上述常见的鼠标函数外，还有一些其他的 INT 33h 函数用于配置鼠标和控制其行为，如下表所示：
| 函数编号 | 描述 | 输入/输出参数 |
| ---- | ---- | ---- |
| AX = 0Fh | 设置水平和垂直鼠标移动每 8 像素对应的米基数 | 接收：CX = 水平米基数，DX = 垂直米基数。默认值为 CX = 8，DX = 16 |
| AX = 10h | 设置鼠标排除区域（防止鼠标进入矩形区域） | 接收：CX, DX = 左上角的 X, Y 坐标。SI, DI = 右下角的 X, Y 坐标 |
| AX = 13h | 设置双速阈值 | 接收：DX = 阈值速度（米基/秒），默认值为 64 |
| AX = 1Ah | 设置鼠标灵敏度和阈值 | 接收：BX = 水平速度（米基/秒），CX = 垂直速度（米基/秒），DX = 双速阈值（米基/秒） |
| AX = 1Bh | 获取鼠标灵敏度和阈值 | 返回：BX = 水平速度，CX = 垂直速度，DX = 双速阈值 |
| AX = 1Fh | 禁用鼠标驱动程序 | 返回：若失败，AX = FFFFh |
| AX = 20h | 启用鼠标驱动程序 | 无 |
| AX = 24h | 获取鼠标信息 | 错误时返回 FFFFh；否则，返回：BH = 主版本号，BL = 次版本号，CH = 鼠标类型（1 = 总线，2 = 串行，3 = InPort，4 = PS/2，5 = HP）；CL = IRQ 号（PS/2 鼠标为 0） |

7. 鼠标跟踪程序

这里有一个简单的鼠标跟踪程序，它可以跟踪文本鼠标光标的移动。X 和 Y 坐标会在屏幕右下角不断更新，当用户按下左键时，鼠标的位置会显示在屏幕左下角。以下是源代码：

TITLE Tracking the Mouse                      (mouse.asm)
; Demonstrates basic mouse functions available via INT 33h.
; In Standard DOS mode, each character position in the DOS
; window equals 8 mouse units.
INCLUDE Irvine16.inc
GET_MOUSE_STATUS = 0
SHOW_MOUSE_POINTER = 1
HIDE_MOUSE_POINTER = 2
GET_CURSOR_SIZE = 3
GET_BUTTON_PRESS_INFO = 5
GET_MOUSE_POSITION_AND_STATUS = 3
ESCkey = 1Bh
.data
greeting    BYTE "[Mouse.exe] Press Esc to quit",0
statusLine  BYTE "Left button: "
            BYTE "Mouse position: ",0
blanks      BYTE "                ",0
xCoord WORD 0
; current X-coordinate
yCoord WORD 0
; current Y-coordinate
xPress WORD 0
; X-coord of last button press
yPress WORD 0
; Y-coord of last button press
; Display coordinates.
statusRow      BYTE ?
statusCol      BYTE 15
buttonPressCol BYTE 20
statusCol2     BYTE 60
coordCol       BYTE 65
.code
main PROC
mov
ax,@data
mov
ds,ax
call
Clrscr
; Get the screen X/Y coordinates.
call
GetMaxXY
; DH = rows, DL = columns
dec
dh
; calculate status row value
mov
statusRow,dh
; Hide the text cursor and display the mouse.
call
HideCursor
mov
dx,OFFSET greeting
call
WriteString
call
ShowMousePointer
; Display status information on the bottom screen line.
mov
dh,statusRow
mov
dl,0
call
Gotoxy
mov
dx,OFFSET statusLine
call
Writestring
; Loop: show mouse coordinates, check for left mouse
; button press or keypress (Esc key).
L1:
call
ShowMousePosition
call
LeftButtonPress
; check for button press
mov
ah,11h
; key pressed already?
int
16h
jz
L2          
; no, continue the loop
mov
ah,10h
; remove key from buffer
int
16h
cmp
al,ESCkey   
; yes. Is it the ESC key?
je
quit        
; yes, quit the program
L2:
jmp
L1 
; no, continue the loop
; Hide the mouse, restore the text cursor, clear
; the screen, and wait for a key press.
quit:
call
HideMousePointer
call
ShowCursor
call
Clrscr
call
WaitMsg
exit
main ENDP
;---------------------------------------------------------
GetMousePosition PROC USES ax
;
; Gets the current mouse position and button status.
; Receives: nothing
; Returns:  BX = button status (0 = left button down,
;           (1 = right button down, 2 = center button down)
;           CX = X-coordinate
;           DX = Y-coordinate
;---------------------------------------------------------
mov
ax,GET_MOUSE_POSITION_AND_STATUS
int
33h
ret
GetMousePosition ENDP
;---------------------------------------------------------
HideCursor PROC USES ax cx
;
; Hide the text cursor by setting its top line
; value to an illegal value.
; Receives: nothing. Returns: nothing
;---------------------------------------------------------
mov
ah,GET_CURSOR_SIZE
int
10h
or
ch,30h
; set upper row to illegal value
mov
ah,1
; set cursor size
int
10h
ret
HideCursor ENDP
;---------------------------------------------------------
ShowCursor PROC USES ax cx
;
; Show the text cursor by setting size to default.
; Receives: nothing. Returns: nothing
;---------------------------------------------------------
mov
ah,GET_CURSOR_SIZE
int
10h
mov
ah,1
; set cursor size
mov
cx,0607h
; default size
int
10h
ret
ShowCursor ENDP
;---------------------------------------------------------
HideMousePointer PROC USES ax
;
; Hides the mouse pointer. 
; Receives: nothing. Returns: nothing
;---------------------------------------------------------
mov
ax,HIDE_MOUSE_POINTER
int
33h
ret
HideMousePointer ENDP
;---------------------------------------------------------
ShowMousePointer PROC USES ax
;
; Makes the mouse pointer visible.
; Receives: nothing. Returns: nothing
;---------------------------------------------------------
mov
ax,SHOW_MOUSE_POINTER ; make mouse cursor visible
int
33h
ret
ShowMousePointer ENDP
;---------------------------------------------------------
LeftButtonPress PROC
;
; Checks for the most recent left mouse button press
; and displays the mouse location.
; Receives: nothing. Returns: nothing
;---------------------------------------------------------
pusha
mov
ax,GET_BUTTON_PRESS_INFO
mov
bx,0
; specify the left button
int
33h
; Exit proc if the coordinates have not changed.
cmp
cx,xPress
; same X coordinate?
jne
L1
; no: continue
cmp
dx,yPress
; same Y coordinate?
je
L2
; yes: exit
; Coordinates have changed, so save them.
L1:
mov
xPress,cx
mov
yPress,dx
; Position the cursor, clear the old numbers.
mov
dh,statusRow
; screen row
mov
dl,statusCol
; screen column
call
Gotoxy
push
dx
mov
dx,OFFSET blanks
call
WriteString
pop
dx
; Show coordinates where mouse button was pressed.
call
Gotoxy
mov
ax,xCoord
call
WriteDec
mov
dl,buttonPressCol
call
Gotoxy
mov
ax,yCoord
call
WriteDec
L2:
popa
ret
LeftButtonPress ENDP
;---------------------------------------------------------
SetMousePosition PROC
;
; Set the mouse's position on the screen.
; Receives: CX = X-coordinate
;           DX = Y-coordinate
; Returns:  nothing
;---------------------------------------------------------
mov
ax,4
int
33h
ret
SetMousePosition ENDP
;---------------------------------------------------------
ShowMousePosition PROC
;
; Get and show the mouse coordinates at the
; bottom of the screen.
; Receives: nothing
; Returns:  nothing
;---------------------------------------------------------
pusha
call
GetMousePosition
; Exit proc if the coordinates have not changed.
cmp
cx,xCoord
; same X coordinate?
jne
L1
; no: continue
cmp
dx,yCoord
; same Y coordinate?
je
L2
; yes: exit
; Save the new X and Y coordinates.
L1:
mov
xCoord,cx
mov
yCoord,dx
; Position the cursor, clear the old numbers.
mov
dh,statusRow
; screen row
mov
dl,statusCol2
; screen column
call
Gotoxy
push
dx
mov
dx,OFFSET blanks
call
WriteString
pop
dx
; Show the mouse coordinates.
call
Gotoxy
mov
ax,xCoord
call
WriteDec
mov
dl,coordCol
; screen column
call
Gotoxy
mov
ax,yCoord
call
WriteDec
L2:
popa
ret
ShowMousePosition ENDP
END main

该程序的主要流程如下：
1. 初始化数据段和屏幕，隐藏文本光标并显示鼠标指针。
2. 在屏幕底部显示状态信息。
3. 进入循环，不断显示鼠标坐标，检查左键按下或按键（Esc 键）情况。
4. 如果按下 Esc 键，退出程序，隐藏鼠标指针，恢复文本光标，清屏并等待按键。

8. 程序行为变化

程序的行为会根据两个因素有所变化：
1. 所运行的 MS - Windows 版本。
2. 是在控制台窗口还是全屏模式下运行。

例如，在 Windows XP 及更高版本中：
- 全屏模式 ：鼠标光标是一个实心块，其坐标似乎每次变化一个像素，而只有当水平移动 8 个像素或垂直移动 16 个像素时，鼠标光标才会从一个字符跳到下一个字符。
- 控制台窗口模式 ：鼠标光标是一个指针，其坐标水平和垂直方向每次变化 8 个像素。

9. 鼠标编程相关问题解答

以下是关于鼠标编程的一些常见问题及解答：
1. 哪个 INT 33h 函数用于重置鼠标并获取鼠标状态？
- 答案：INT 33h 函数 0。
2. 编写重置鼠标并获取鼠标状态的 ASM 语句。
asm mov ax,0 int 33h cmp ax,0 je MouseNotAvailable mov numberOfButtons,bx
3. 哪个 INT 33h 函数用于显示和隐藏鼠标指针？
- 答案：显示鼠标指针用 INT 33h 函数 1；隐藏鼠标指针用 INT 33h 函数 2。
4. 编写隐藏鼠标指针的 ASM 语句。
asm mov ax,2 int 33h
5. 哪个 INT 33h 函数用于获取鼠标位置和状态？
- 答案：INT 33h 函数 3。
6. 编写获取鼠标位置并将其存储在变量 mouseX 和 mouseY 中的 ASM 语句。
asm mov ax,3 int 33h mov mouseX,cx mov mouseY,dx
7. 哪个 INT 33h 函数用于设置鼠标位置？
- 答案：INT 33h 函数 4。
8. 编写将鼠标指针设置到 X = 100 和 Y = 400 的 ASM 语句。
asm mov ax,4 mov cx,100 mov dx,400 int 33h
9. 哪个 INT 33h 函数用于获取鼠标按钮按下信息？
- 答案：INT 33h 函数 5。
10. 编写当左键按下时跳转到标签 Button1 的 ASM 语句。
asm mov ax,5 mov bx,0 int 33h test ax,1 jne Button1
11. 哪个 INT 33h 函数用于获取鼠标按钮释放信息？
- 答案：INT 33h 函数 6。
12. 编写获取右键释放时鼠标位置并将其存储在变量 mouseX 和 mouseY 中的 ASM 语句。
asm mov ax,6 mov bx,1 int 33h mov mouseX,cx mov mouseY,dx
13. 编写将鼠标垂直移动范围设置为 200 和 400 的 ASM 语句。
asm mov ax,8 mov cx,200 mov dx,400 int 33h
14. 编写将鼠标水平移动范围设置为 300 和 600 的 ASM 语句。
asm mov ax,7 mov cx,300 mov dx,600 int 33h

通过以上内容，我们对 BIOS 级编程中的像素绘制、视频模式 13h、鼠标编程等方面有了较为全面的了解，掌握了相关的编程技巧和常见问题的解决方法。在实际应用中，可以根据具体需求灵活运用这些知识。