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操作系统实验日志
学号
实验日期
2
2018.11.14
姓名
实验项目
甘昆禄
专业年级班级
智能
1601
第
8
天：鼠标控制与
32
位模式切换
一、实验主要内容
1.
鼠标解读（
1
）
已经能从鼠标取得数据了，
紧接着的问题是要解读这些数据，
调查鼠标是怎么移动的，然后结
合鼠标的动作，让鼠标指针相应地动起来。
首先对
bootpa ck.c
中的
HariMain
进行一些修改：
for (;;) {
io_cli();
if (fifo8_status(&keyfifo) + fifo8_status(&mousefifo) == 0) {
io_stihlt();
} else {
if (fifo8_status(&keyfifo) != 0) {
i = fifo8_get(&keyfifo);
io_sti();
sprintf(s,
boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_008484, 0, 16, 15, 31);
putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 0, 16, COL8_FFFFFF, s);
} else if (fifo8_status(&mousefifo) != 0) {
i = fifo8_get(&mousefifo);
io_sti();
if (mouse_phase == 0)
/*
等待鼠标的
0xfa
的状态
*/
{
if (i == 0xfa)
{
mouse_phase = 1;
}
} else if (mouse_phase == 1) {
/*
等待鼠标的第一字节
*/
mouse_dbuf[0] = i;
mouse_phase = 2;
} else if (mouse_phase == 2) {
/*
等待鼠标的第二字节
*/
mouse_dbuf[1] = i;
mouse_phase = 3;
} else if (mouse_phase == 3) {
mouse_dbuf[2] = i;
mouse_phase = 1;
/*
鼠标的三个字节都齐了，显示出来
*/
sprintf(s,
mouse_dbuf[2]);
boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_008484, 32, 16, 32 + 8 * 8 - 1, 31);
putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 32, 16, COL8_FFFFFF, s);
}
}
}
}
实际上是将
HariMain
中
for
循环部分进行修 改，首先把最初读到的
0xfa
舍弃掉。之后，每次
从鼠标那里送过来的数据都应该是
3
个字节一组的，
所以每当数据累积到
3
个字节，
就把他显
示在屏幕上。
%02X
%02X
mouse_dbuf[0],
mouse_dbuf[1],
变量
mouse_phase
用来记住接受鼠标数据的工作进展到了什么阶段
(pha se)
。接受到的数据放
在
mouse_dbuf[0~2]
内。
if (mouse_phase == 0)
/*
等待鼠标的
0xfa
的状态
*/
{
各种处理；
} else if (mouse_phase == 1) {
/*
等待鼠标的第一字节
*/
各种处理
;
} else if (mouse_phase == 2) {
/*
等待鼠标的第二字节
*/
各种处理
;
} else if (mouse_phase == 3) {
/*
鼠标的三个字节都齐了，显示出来
*/
各种处理
;
}
这部分就是对于不同的
mouse_phase
值，相应地做各种不同的处 理。显示结果如下（鼠标移
动过）
：
屏幕上除了括号内的还有三 字节数字，即
mouse_dbuf[0],mouse_dbuf[1],mouse_dbuf[2 ]
里的数
据。
“
08
”部分
0
会在
0~3
的范围内变化，这里鼠标左移时显示
1
，下移时显示
2
，这是演讲的
同学提出的，
湛林莉她观察还真是厉害，
不仅将上下左右，
还把右下、
坐下等也看了出来。
“
8
”
只有在点击鼠标时才会有变化，值在
8 ~F
之间。第二个字节与鼠标的左右移动有关，第三个字
节与鼠标的上下移动有关。这里的信息 方便下面为鼠标的动作做出判断。
2.
整理
在
HariMain
函数中出现的
unsigned char mouse_dbuf[3], mouse_phase;
声明可以放到函数前
的结构体里：
struct MOUSE_DEC {
unsigned char buf[3], phase;
};123
并在这句话修改为：
struct MOUSE_DEC mdec;1
创建的这个结构体
MOUSE_ DEC
，
DEC
是
decode
的缩写，用这个结构日把鼠标所需要 的变量都
归总到一块儿。
然后将鼠标的解读从函数
HariMain
的接受信息处理中剥离出来，放到了
mouse_decode
函数。
3.
鼠标解读（
2
）
struct MOUSE_DEC {
unsigned char buf[3], phase;
int x, y ,btn;
};
int mouse_decode(struct MOUSE_DEC *mdec, unsigned char dat)
{
if (mdec->phase == 0) {
/*
等待鼠标的
0xfa
的阶段
*/
if (dat == 0xfa) {
mdec->phase = 1;
}
return 0;
}
if (mdec->phase == 1) {
/*
等待鼠标第一字节的阶段
*/
if ((dat & 0xc8) == 0x08) {
/*
如果第一字节正确
*/
mdec->buf[0] = dat;
mdec->phase = 2;
}
return 0;
}
if (mdec->phase == 2) {
/*
等待鼠标第二字节的阶段
*/
mdec->buf[1] = dat;
mdec->phase = 3;
return 0;
}
if (mdec->phase == 3) {
/*
等待鼠标第三字节的阶段
*/
mdec->buf[2] = dat;
mdec->phase = 1;
mdec->btn = mdec->buf[0] & 0x07;
mdec->x = mdec->buf[1];
mdec->y = mdec->buf[2];
if ((mdec->buf[0] & 0x10) != 0)
{
mdec->x |= 0xffffff00;
}
if ((mdec->buf[0] & 0x20) != 0){
mdec->y |= 0xffffff00;
}
mdec->y = - mdec->y;
/*
鼠标的
y
方向与画面符号相反
*/
return 1;
}
return -1; /*
应该不可能到这里来
*/
}
结构体里增加的几个变量用于存放解读结果，
这几个变量是
x
、< br>y
和
btn
，
分别用于存放移动信
息和鼠标按键状态。
if (mdec->phase == 1)
这个语句用于判断第一字节对移动有反应的部分是否< br>在
0~3
的范围内；
同时还要判断第一字节对点击有反应的部分是否在
8~F
的范围内，
如果不在
以上数据范围内就被舍去。
这样做是因为鼠标连线 可能会由接触不良，
这样产生的数据就有错
位，不能顺利解读。
if (mdec->phase == 3)
语句是解读处理的核心。鼠标键的状态放在
buf[0 ]
的
低
3
位，我们只取出这
3
位。十六进制的
0x 07
相当于二进制的
0000
0111
，通过与运算
(&)
取
出低
3
位。
x
，
y
基本上直接使用
b uf[1]
和
buf[2]
，但是需要使用第一字节中对鼠标移动有反应
的几 位，将
x
和
y
的第
8
位及第
8
位以后全部 都设成
1
，或全部都保留为
0
，就能正确解读
x
和
y
。解读最后对
y
符号进行了取反操作是因为鼠标与屏幕的
y
方向正 好相反，为了配合画面
方向，就对
y
符号进行了取反操作。
鼠标数据解读完成之后接下来修改显示部分：
else if (fifo8_status(&mousefifo) != 0) {
i = fifo8_get(&mousefifo);
io_sti();
if (mouse_decode(&mdec, i) != 0) /*3
字节都凑齐了，所以把它们显示出来
*/
{
sprintf(s,
if (( & 0x01) != 0) {
s[1] = 'L';
}
if (( & 0x02) != 0) {
s[3] = 'R';
}
if (( & 0x04) != 0) {
s[2] = 'C';
}
boxfill8(binfo->vram,
binfo->scrnx,
COL8_008484,
32,
16,
32
+
15
*
8
-
1,
31);
putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 32, 16, COL8_FFFFFF, s);
}
}
4.
移动鼠标指针
现在就是让鼠标指针在屏幕上动起来啦，感觉好激动，终于能动了（白眼）
。
else if (fifo8_status(&mousefifo) != 0) {
i = fifo8_get(&mousefifo);
io_sti();
if (mouse_decode(&mdec, i) != 0)
/*3
字节都凑齐了，所以把它们显示出来
*/
{
sprintf(s,
if (( & 0x01) != 0) {
s[1] = 'L';
}
if (( & 0x02) != 0) {
s[3] = 'R';
}
if (( & 0x04) != 0) {
s[2] = 'C';
}
boxfill8(binfo->vram,
binfo->scrnx,
COL8_008484,
32,
16,
32
+
15
*
8
-
1,
31);
putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 32, 16, COL8_FFFFFF, s);
/*
鼠标指针的移动
*/
my + 15);
坐标
*/
boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_008484, mx, my, mx + 15 * 8 - 1,
/*
隐藏鼠标
*/
mx += mdec.x;
my += mdec.y;
if (mx < x)
{
mx = 0;
}
if (my < 0)
{
my = 0;
}
if (mx > binfo->scrnx - 16)
{
mx = binfo->scrnx - 16;
}
if (my > binfo->scrny - 16)
{
my = binfo->scrny - 16;
}
sprintf(s,
boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx,
COL8_008484,
0,
0,
79,
15);
/*
隐藏
putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 0, 0, COL8_FFFFFF, s);
/*
显示坐
标
*/
putfonts8_8(binfo->vram,
binfo->scrnx,
16,
16,
mx,
my,
mcursor,
16);
/*
描画鼠标
*/
}
先隐藏到鼠标指针，然后根据取得的鼠标数据解读得到的位移量，让鼠标显示在屏幕上。
mx += mdec.x;
my += mdec.y;
是为了防止鼠标指针跑到屏幕外进行的调整。
5.
通往
32
位模式之路
这里讲解了
中的程序。
; PIC
关闭一切中断
;
根据
AT
兼容机的规格，如果要初始化
PIC
，
;
必须在
CLI
之前进行，否则有时会挂起，
;
随后进行
PIC
的初始化
MOV
AL,0xff
OUT
0x21,AL
NOP
;
如果连续执行
OUT
指令，有些机种会无法正常运行
OUT
0xa1,AL
CLI
;
禁止
CPU
级别的中断
这段程序等同于一下内容的
C
程序。
io_out8(PIC0_IMR,
0xff
); /*
禁止主
PIC
的全部中断
*/
io_out8(PIC1_IMR,
0xff
); /*
禁止从
PIC
的全部中断
*/
Io_cli(); /*
禁止
CPU
级别的中断
*/
为了让
CPU
能够访问
1MB
以上的内存空间，设定
A20GATE
CALL
waitkbdout
MOV
AL,0xd1
OUT
0x64,AL
CALL
waitkbdout
MOV
AL,0xdf
; enable A20
OUT
0x60,AL
CALL
waitkbdout1234567
这里的
waitbdout
等同于
wait_KBC_sendr ead
，等同于
C
语言中的：
#define KEYCMD_WRITE_OUTPORT
0xd1
#define KBC_OUTPORT_A20G_ENABLE
0xdf
/* A20GATE
的设定
*/
Wait_KBC_sendready();
Io_out8(PORT_KEYCMD, KEYCMD_WRITE_OUTPORT);
Waite_KBC_sendready();
Io_out8(PORT_KEYDATA, KBC_OUTPORT_A20G_ENABLE);
Waite_KBC_sendready();
/*
这句话是为了等待完成执行指令
*/
程序的基本结构与init_keyboard
完全相同，
功能仅仅是往键盘控制电路发送指令。
这 里发送的
指令，是指令键盘控制电路的附属端口输出
0xdf
。这个附属端口，连接着 主板上的很多地方，
通过这个端口发送不同的指令，就可以实现各种各样的控制功能。
这次输出
0xdf
所要完成的功能，是让
A20GATE
信号线变成
ON
的状态。这条信号线的作用是
使内存的
1MB
以上的 部分变成可使用状态。
Waite_KBC_sendready();
是多余的，在此之后， 虽
然不会往键盘送命令，但仍然要等到下一个命令能够送来为止。这是为了等待
A20GATE
的处
理切实完成。
;
切换到保护模式
[INSTRSET
;
“想要使用
486
指令”的叙述
LGDT
[GDTR0]
;
设定临时
GDT
MOV
EAX,CR0
AND
EAX,0x7fffffff
;
设
bit31
为
0
（为了禁止颁）
OR
EAX,0x00000001
;
设
bit0
为
1
（为了切换到保护模式）
MOV
CR0,EAX
JMP
pipelineflush
pipelineflush:
MOV
AX,1*8
;
可读写的段
32bit
MOV
DS,AX
MOV
ES,AX
MOV
FS,AX
MOV
GS,AX
MOV
SS,AX
INSTRSET
指令，是为了能够使用
386
以后的
L GDT
，
EAX
，
CR0
等关键字。
LGDT< br>指令将暂定的
GDT
读进来。然后将
CR0
这一特殊的
32< br>寄存器的值带入
EAX
，并将最高位置为
0
，最低位置
为1
，
再将这个值返回给
CR0
寄存器。
这样就完成了模式转换，
进入到不用颁的保护模式。
CR0
，
也就是
control register 0
，是一个非常重要的寄存器，只有操作系统才能操作它。
< br>保护模式是指操作系统受到
CPU
的保护，应用程序既不能随便改变段的设定，又不能使 用操
作系统专用的段。通过带入
CR0
而切换到保护模式时，要马上执行
JM P
指令。因为变成保护
模式后，机器语言的解释要发生变化。
CPU
为了加快 指令的执行速度而使用了管道（
piprline
）
这一机制。
也就是说，< br>前一条指令还在执行的时候就开始解释下一条甚至再下一条指令。
因为
模式变了，就要重 新解释一遍，所以加入了
JMP
指令。并且在进入保湿模式以后，段寄存器
的意思也变 了
（不再是乘以
16
后再加算的意思了）
，
除了
CS
以外所有段寄存器的值都从
0x0000
变成了
保持原状是因为如果
CS
也变了，会造成混乱，所以只有
CS
要放到后面再处
理。
0x 0008
，相当于“
gdt+1
”的段。
; bootpack
的传送
MOV
ESI,bootpack
;
传送源
MOV
EDI,BOTPAK
;
传送目的地
MOV
ECX,512*1024/4
CALL
memcpy
;
磁盘数据最终转送到它本来的位置去
;
首先从启动扇区开始
MOV
ESI,0x7c00
;
传送源
MOV
EDI,DSKCAC
;
传送目的地
MOV
ECX,512/4
CALL
memcpy
;
所有剩下的
MOV
ESI,DSKCAC0+512
传送源
MOV
EDI,DSKCAC+512
;
传送目的地
MOV
ECX,0
MOV
CL,BYTE [CYLS]
IMUL
ECX,512*18*2/4
;
从柱面数变换为字节数
/4
SUB
ECX,512/4
;
减去
IPL
CALL
memcpy
这部分程序只是在调用
memcpy
函数，
同样可以理解成
C
语言形式
（写法可能不正确，
但中心
思想是类似 的）
：
memcpy(bootpack,
BOTPAK,
512*1024/4);
memcpy(0x7c00,
DSKCAC,
512/4
);
memcpy(DSKCAC0+512, DSKCAC+512, cyls*512*18*2/4 - 512/4);
函数
mencpy
是赋值内存的函数，语法如下：
memcpy(
转送源地址
,
转送目的地址
,
转送数据的大小
);
转送数据大小是以双字节位单位的，所以数据大小用字节数除以
4
来指定。
memcpy(0x7c00, DSKCAC, 512/4);
D SKCAC
是
0x00100000
，所以上面这句话就是从
0x7c00< br>复制
512
字节到
0x00100000
。这正好
是将启动扇 区复制到
1MB
以后的内存去。
memcpy(DSKCAC0+512, DSKCAC+512, cyls*512*18*2/4 - 512/4);
它的意思是将始于
0x0 0008200
的磁盘内容，复制到
0x00100200
那里。
上文中“转送数据大小”的计算有点复杂，因为它是以柱面数来计算的，所以需要减去启动区
的那一部分 长苏。
IMUL
是乘法运算，
SUB
是减法运算。
boo tpack
是
asmhead,nas
的最后一个标签，
连接起来而 生成的，所以
asmhead
结
束的地方，紧接着串联着
最前面的部 分。
memcpy(bootpack, BOTPAK, 512*1024/4);
→从
bootpack
的地址开始的
512KB
内容复制 到
0x00280000
号地址去
;
必须有
asmhead
来完成的工作，至此全部完毕
;
以后就变由
bootpack
来完成
; bootpack
的启动
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