30天自制操作系统——Day8实验报告
文章目錄
- 一. 主要內容
- 1、 內容1：鼠標解讀（1）
- 2、 內容2： 稍事整理
- 3、內容3： 鼠標解讀（2）
- 4、 內容4： 移動鼠標指針
- 5、 內容5： 通往32位模式之路
- 二、遇到的問題及解決方法
- 1、 描述問題1：理解鼠標數據第一階段的if判斷操作
- 2、 描述問題2：理解ECX寄存器+3并向左移位的意義
一. 主要內容
1、 內容1：鼠標解讀（1）
重點總結：在Day7中，我們已經從鼠標中取得了數據。現在我們要來解讀這些數據
（1）bootpack.c
1、 函數功能：讀取鼠標數據
a. 首先把最初讀到的0xfa舍棄掉
b. 將從鼠標讀取的數據按照3個字節為一組，當數據累積到3個字節，就把它顯示在屏幕上
（2）結果
1、 結果解讀
屏幕上會顯示“08 00 02”等三字節數字。
第一個字節：”08”
第一個數字會在0~3范圍內變化(0000 ~ 0011)，移動鼠標時回復發生變化
第一個數字會在8~f范圍內變化(1000 ~ 1111)，點擊鼠標時會發生變化
第二個字節：”00”，與鼠標左右移動相關
第三個字節：“02”，與鼠標上下移動相關
工作總結：對從鼠標獲取的數據進行了初步的處理，并以3個字節為一組。三個字節各自的含義如上表所示
2、 內容2： 稍事整理
重點總結：整理代碼，創建一個結構體保存解讀鼠標所需要的變量，并將數據讀取處理過程封裝為一個函數
（1）bootpack.c
1、 內容說明
將鼠標數據處理函數封裝為mouse_decode函數，如下：
當成功處理了鼠標傳來的數據，將3個字節湊齊后，執行return1在主函數中將鼠標星系顯示出來
3、內容3： 鼠標解讀（2）
重點總結：在結構體中增加幾個變量存放解讀結果，并通過增加數據處理內容獲得更加精細的數據內容
（1） bootpack.c：MOUSE_DEC結構體
1、內容說明
新增加了3個變量x, y, btn。分別表示位置信息（后2個字節）與鼠標按鍵狀態（第1個字節）
（2） bootpack.c：mouse_decode函數
首先在phase == 1情況下增加如下語句，做數據檢查
1、 內容說明
Dat的前半個字節范圍為（0000 ~ 0011），即前兩位始終為0. 后半個字節范圍為（1000 ~1111），第一位始終為1. 因此可以與0xc8（1100 1000）做與運算，當dat正常輸入時，與運算的結果為0x08。否則這一字節數據不在范圍內，應當舍去。
下面是解讀處理的核心，將會獲得鼠標按鍵與位移的狀態
1、內容說明
① 鼠標狀態”btn”：
鼠標狀態放在第一個字節buf[0]的低三位（按鍵狀態）
②③ 鼠標移動狀態”x, y”：
鼠標水平、豎直移動信息x, y保存在第二位和第三位。另外還需要第一個字節中顯示位移的信息（前半個字節0~3）來正確表示移動信息。將x和y第8位及第8位以后(0x <-00)全部設為一（當第一位移動信息為1-3時）或全設為0
④ 對y符號進行取反操作
下面修改顯示部分
1、內容說明
Btn為三位按鍵信息，當btn=001時，表示按下右鍵。當btn=010時，表示按下左鍵。當btn=100時，表示按下中間滑輪
（2）結果展示
4、 內容4： 移動鼠標指針
重點總結：已完成鼠標解讀工作，現在讓鼠標指針動起來
（1）bootpack.c
Mdec.x, mdec.y表示鼠標向橫向、縱向移動的大小。可以用此實現鼠標移動
1、 內容說明：坐標與鼠標位置更新
坐標與鼠標位置更新分為三個步驟
Step1：覆蓋原有鼠標圖案
Step2：計算移動后鼠標位置坐標mx, my。并對鼠標移動進行限制，鼠標不能移動超出屏幕。因此 0<(mx+x)<scrnx-16, 0<(my+y)<scrny-16。超出界限時，讓鼠標到達極限位置
Step3：覆蓋原有坐標并產生新坐標與新鼠標圖案
（2）結果展示
成功實現鼠標移動，但是沒有考慮疊加處理！
5、 內容5： 通往32位模式之路
重點總結：說明asmhead.nas中大約100行的代碼
第一部分：PIC關閉一切中斷
第二部分：允許訪問1MB以上的內存空間
第三部分：切換到保護模式
第四部分：bootpack的傳遞
第五部分：bootpack的啟動
第六部分：waitkbdout函數
第七部分：memcpy函數
（1） PIC關閉一切中斷
1、 內容說明
因為在CPU進行模式轉換與PIC進行初始化時，不允許中斷發生。所以要把中斷全部屏蔽掉。其中NOP使CPU簡單休息，避免連續的OUT操作。C語言表示如下：
（2） 允許訪問1MB以上的內存空間
1、內容說明
Waitkbdout功能是往鍵盤控制電路發送指令。此處是使鍵盤控制電路的附屬端口輸出0xdf從而讓A20GATE信號線變成ON的狀態。A20GATE信號線能使內存1MB以上的部分變成可使用狀態。
（3） 切換到保護模式
1、內容說明
① INSTRSET指令：為了使用386以后的LGDT, EAX, CR0指令
② 進入保護模式：將CR0的最高位設為0，第一位設為1即可進行模式切換，進入保護模式
③ JMP pipelineflush：
切換到保護模式后，機器語言的解釋發生了變化。因為CPU為了加快執行速度使用了管道，提前解釋后面的語言。因此模式改變后需要重新解釋
同時切換到保護模式后，除了CS以外的所有段寄存器都從0x0000變成了0x0008
（4）bootpack的傳遞
1、 內容說明
1.在asmhead結束的地方，緊連著bootpack最前面部分
將bootpack.hrb開始的512KB內容復制到BOTPAK（0x00280000號）地址處理
2.將啟動扇區復制到1MB以后的內存從0x7c00復制512個字節到DSKCAC（0x00100000）處理
3.將出去啟動區的部分復制到1MB以后的內存
從DSKCAC0+512（0號扇區后512MB即第一號扇區開始的地址）復制減取啟動區512MB部分個字節到DSKCAC+512處理（前512被啟動區占用）
（5） bootpack的啟動
1、內容說明
對bootpack.hrb的headre進行解析，將執行所必須的數據傳送過去。即將bootpack.hrb第0x10c8字節開始的0x11a8字節復制到0x00310000號地址去。
① 設置轉移數據的大小：
數據的大小是以雙字為單位的，因此鼠標傳來的數據大小為傳來字數/4。但從鼠標傳來的數據以3個字節為一組，如果直接除以4，超出4的部分（字節數除以4的余數）會被忽略。因此在計算前使字節數+3.
但是當ECX為0，即沒有需要傳送的數據時，會跳轉到Skip
② 設置轉送源地址：
[EBX + 20]是bootpack.hrb之后的20號地址，值為0x10c8
③ 設置轉送目的地址
[EBX + 12]是bootpack.hrb之后的12號地址，值位0x00310000
同時介紹了“紙娃娃系統”的內存分布圖
（6） waitkbdout
1、內容說明
Waitkbdout功能是往鍵盤控制電路發送指令，與wait_KBC_sendready相同，也添加了指令，從0x60號設備進行IN的處理，如果控制器有鍵盤代碼或者已經累積了鼠標數據，就把他們讀出來。當數據不為空時，繼續跳轉到waitkbdout讀取數據
（7）memcpy
1、內容說明
其中源地址、目的地址、數據大小分別保存在ECX, ESI, EDI三個寄存器中
（8）GDT0與GDTR
1、內容說明
① ALIGNB指令：一直添加DBO，直到時機合適為止
② GDT0
GDT0是一種特定的GDT，0號是空區域不能定義段。1，2號由下式設定：
在GDT0內寫入了16位的段上限和32位的段起始地址
最初狀態時，GDT在asmhead.nas里，并不在0x00270000 ~ 0x0027ffff范圍里。
因此應盡快開放中斷，接收數據。因此需要在調色盤初始化和畫面準備之前重現創建GDT和IDT
二、遇到的問題及解決方法
填寫說明：分條目列出本次的實驗過程中遇到的問題和解決方法（可注明是哪位同學幫忙解決問題），描述問題時應配上相關的截圖和標記，描述解決方法時應先分析出現該問題的原因再講解決方法，盡量詳細。
1、 描述問題1：理解鼠標數據第一階段的if判斷操作
從鼠標傳來的數據以三個字節為一組進行解讀。其中第一個字節的前半個字節表示鼠標的移動情況，取值范圍為0~3 (0000 -> 0011)。后半個字節表示鼠標的按鍵狀態，取值范圍為8~f (1000 -> 1111)。為了預防數據不在設定的范圍內，將輸入數據與0xc8做與運算。當超出上述取值范圍后，獲得的值不為0x08，選擇舍去。
2、 描述問題2：理解ECX寄存器+3并向左移位的意義
數據的大小是以雙字為單位的，因此鼠標傳來的數據大小為傳來字節數/4。但從鼠標傳來的數據以3個字節為一組，如果直接除以4，超出4的部分（字節數除以4的余數）會被忽略。因此在計算前使字節數+3.
三、程序設計創新點
填寫說明：分條目列出本次實驗過程中對教材的哪些部分進行了創新或者修改，寫清楚為什么要這樣做，這么做會得到怎樣的結果等，附上關鍵代碼和截圖。這部分是重點，占實驗日志總分的20%。
1、 描述創新點1，解決疊加處理問題
（1） 問題描述
在上述實現鼠標移動時，會發生疊加處理問題。即在覆蓋原有鼠標位置時，會同時覆蓋其他背景顏色不同的結構。
（2） 可能原因分析
分析覆蓋算法，是通過矩陣覆蓋為背景色實現覆蓋。但是因為下面對話框不是背景顏色，因此會發生顏色疊加。
1.那我們是不是可以嘗試每次移動鼠標后都將畫面重新初始化
但是會出現如下結果：即鼠標圖像本身的影響
2.分析鼠標圖像以及顏色構成，在代碼中將鼠標空余空余部分顯示為了背景顏色。因此可以通過把空余部分設為透明色，實現疊加
成功實現我們預定的目標
2、 描述創新點2，改變實心圓的移動步長
四、實驗心得體會
填寫說明：寫本次實驗的心得體會，例如：學到了什么、思考了什么、有何建議、解決問題的過程是怎樣的等等（根據個人實驗情況填寫，內容沒有硬性要求）。
1、鼠標數據處理
2、坐標與鼠標位置更新
坐標與鼠標位置更新分為三個步驟
Step1： 覆蓋原有鼠標圖案
Step2： 計算移動后鼠標位置坐標mx, my。并對鼠標移動進行限制，鼠標不能移動超出屏幕。因此 0<(mx+x)<scrnx-16, 0<(my+y)<scrny-16。超出界限時，讓鼠標到達極限位置
Step3： 覆蓋原有坐標并產生新坐標與新鼠標圖案
3、 “紙娃娃系統”的內存分布圖
4、理解解讀鼠標數據第一階段的if判斷操作
從鼠標傳來的數據以三個字節為一組進行解讀。其中第一個字節的前半個字節表示鼠標的移動情況，取值范圍為0~3 (0000 -> 0011)。后半個字節表示鼠標的按鍵狀態，取值范圍為8~f (1000 -> 1111)。為了預防數據不在設定的范圍內，將輸入數據與0xc8做與運算。當超出上述取值范圍后，獲得的值不為0x08，選擇舍去。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的30天自制操作系统——Day8实验报告的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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