1.代碼清單

;代碼清單9-1;文件名：c09_1.asm;文件說明：用戶程序 ;創建日期：2011-4-16 22:03;=============================================================================== SECTION header vstart=0 ;定義用戶程序頭部段 program_length dd program_end ;程序總長度[0x00];用戶程序入口點code_entry dw start ;偏移地址[0x04]dd section.code.start ;段地址[0x06] realloc_tbl_len dw (header_end-realloc_begin)/4;段重定位表項個數[0x0a]realloc_begin:;段重定位表 code_segment dd section.code.start ;[0x0c]data_segment dd section.data.start ;[0x14]stack_segment dd section.stack.start ;[0x1c]header_end: ;=============================================================================== SECTION code align=16 vstart=0 ;定義代碼段（16字節對齊） new_int_0x70:push axpush bxpush cxpush dxpush es.w0: mov al,0x0a ;阻斷NMI。當然，通常是不必要的or al,0x80 out 0x70,alin al,0x71 ;讀寄存器Atest al,0x80 ;測試第7位UIP jnz .w0 ;以上代碼對于更新周期結束中斷來說 ;是不必要的 xor al,alor al,0x80out 0x70,alin al,0x71 ;讀RTC當前時間(秒)push axmov al,2or al,0x80out 0x70,alin al,0x71 ;讀RTC當前時間(分)push axmov al,4or al,0x80out 0x70,alin al,0x71 ;讀RTC當前時間(時)push axmov al,0x0c ;寄存器C的索引。且開放NMI out 0x70,alin al,0x71 ;讀一下RTC的寄存器C，否則只發生一次中斷;此處不考慮鬧鐘和周期性中斷的情況 mov ax,0xb800mov es,axpop axcall bcd_to_asciimov bx,12*160 + 36*2 ;從屏幕上的12行36列開始顯示mov [es:bx],ahmov [es:bx+2],al ;顯示兩位小時數字mov al,':'mov [es:bx+4],al ;顯示分隔符':'not byte [es:bx+5] ;反轉顯示屬性 pop axcall bcd_to_asciimov [es:bx+6],ahmov [es:bx+8],al ;顯示兩位分鐘數字mov al,':'mov [es:bx+10],al ;顯示分隔符':'not byte [es:bx+11] ;反轉顯示屬性pop axcall bcd_to_asciimov [es:bx+12],ahmov [es:bx+14],al ;顯示兩位小時數字mov al,0x20 ;中斷結束命令EOI out 0xa0,al ;向從片發送 out 0x20,al ;向主片發送 pop espop dxpop cxpop bxpop axiret;------------------------------------------------------------------------------- bcd_to_ascii: ;BCD碼轉ASCII;輸入：AL=bcd碼;輸出：AX=asciimov ah,al ;分拆成兩個數字 and al,0x0f ;僅保留低4位 add al,0x30 ;轉換成ASCII shr ah,4 ;邏輯右移4位 and ah,0x0f add ah,0x30ret;------------------------------------------------------------------------------- start:mov ax,[stack_segment]mov ss,axmov sp,ss_pointermov ax,[data_segment]mov ds,axmov bx,init_msg ;顯示初始信息 call put_stringmov bx,inst_msg ;顯示安裝信息 call put_stringmov al,0x70mov bl,4mul bl ;計算0x70號中斷在IVT中的偏移mov bx,ax cli ;防止改動期間發生新的0x70號中斷push esmov ax,0x0000mov es,axmov word [es:bx],new_int_0x70 ;偏移地址。mov word [es:bx+2],cs ;段地址pop esmov al,0x0b ;RTC寄存器Bor al,0x80 ;阻斷NMI out 0x70,almov al,0x12 ;設置寄存器B，禁止周期性中斷，開放更 out 0x71,al ;新結束后中斷，BCD碼，24小時制 mov al,0x0cout 0x70,alin al,0x71 ;讀RTC寄存器C，復位未決的中斷狀態in al,0xa1 ;讀8259從片的IMR寄存器 and al,0xfe ;清除bit 0(此位連接RTC)out 0xa1,al ;寫回此寄存器 sti ;重新開放中斷 mov bx,done_msg ;顯示安裝完成信息 call put_stringmov bx,tips_msg ;顯示提示信息call put_stringmov cx,0xb800mov ds,cxmov byte [12*160 + 33*2],'@' ;屏幕第12行，35列 .idle:hlt ;使CPU進入低功耗狀態，直到用中斷喚醒not byte [12*160 + 33*2+1] ;反轉顯示屬性 jmp .idle;------------------------------------------------------------------------------- put_string: ;顯示串(0結尾)。;輸入：DS:BX=串地址mov cl,[bx]or cl,cl ;cl=0 ?jz .exit ;是的，返回主程序 call put_charinc bx ;下一個字符 jmp put_string.exit:ret;------------------------------------------------------------------------------- put_char: ;顯示一個字符;輸入：cl=字符asciipush axpush bxpush cxpush dxpush dspush es;以下取當前光標位置mov dx,0x3d4mov al,0x0eout dx,almov dx,0x3d5in al,dx ;高8位 mov ah,almov dx,0x3d4mov al,0x0fout dx,almov dx,0x3d5in al,dx ;低8位 mov bx,ax ;BX=代表光標位置的16位數cmp cl,0x0d ;回車符？jnz .put_0a ;不是。看看是不是換行等字符 mov ax,bx ; mov bl,80 div blmul blmov bx,axjmp .set_cursor.put_0a:cmp cl,0x0a ;換行符？jnz .put_other ;不是，那就正常顯示字符 add bx,80jmp .roll_screen.put_other: ;正常顯示字符mov ax,0xb800mov es,axshl bx,1mov [es:bx],cl;以下將光標位置推進一個字符shr bx,1add bx,1.roll_screen:cmp bx,2000 ;光標超出屏幕？滾屏jl .set_cursormov ax,0xb800mov ds,axmov es,axcldmov si,0xa0mov di,0x00mov cx,1920rep movswmov bx,3840 ;清除屏幕最底一行mov cx,80.cls:mov word[es:bx],0x0720add bx,2loop .clsmov bx,1920.set_cursor:mov dx,0x3d4mov al,0x0eout dx,almov dx,0x3d5mov al,bhout dx,almov dx,0x3d4mov al,0x0fout dx,almov dx,0x3d5mov al,blout dx,alpop espop dspop dxpop cxpop bxpop axret;=============================================================================== SECTION data align=16 vstart=0init_msg db 'Starting...',0x0d,0x0a,0inst_msg db 'Installing a new interrupt 70H...',0done_msg db 'Done.',0x0d,0x0a,0tips_msg db 'Clock is now working.',0;=============================================================================== SECTION stack align=16 vstart=0resb 256 ss_pointer:;=============================================================================== SECTION program_trail program_end:

以上就是全部的代碼了（加載器采用第八章的）

也不知道我這個插件怎么了，顯示出的源碼歪歪扭扭，沒有對齊好吧，咱們就湊合看吧。

2.用戶程序結構圖

3.中斷處理程序

最開始的部分是頭部，嚴格遵循第八章作者約定的格式，我們就不多說了。

;=============================================================================== SECTION code align=16 vstart=0 ;定義代碼段（16字節對齊） new_int_0x70:push axpush bxpush cxpush dxpush es

這里就開始中斷處理程序了。首先是把用到的寄存器入棧，這是必須的。

.w0: mov al,0x0a ;阻斷NMI。當然，通常是不必要的or al,0x80 out 0x70,alin al,0x71 ;讀寄存器Atest al,0x80 ;測試第7位UIP jnz .w0 ;以上代碼對于更新周期結束中斷來說 ;是不必要的 xor al,alor al,0x80out 0x70,alin al,0x71 ;讀RTC當前時間(秒)push axmov al,2or al,0x80out 0x70,alin al,0x71 ;讀RTC當前時間(分)push axmov al,4or al,0x80out 0x70,alin al,0x71 ;讀RTC當前時間(時)push ax

這段代碼要細說，有很多新知識。

（1）CMOS RAM

在外圍設備控制芯片（ICH）內部，集成了實時時鐘電路（RTC）和兩小塊由互補金屬氧化物（CMOS）材料組成的靜態存儲器（CMOS RAM）。實時時鐘電路負責計時，而日期和時間的數值則存儲在這塊存儲器中，它們由電腦主板上的一個小紐扣電池提供能量。

日期和時間信息存儲在CMOS RAM中，通常CMOS RAM有128個存儲單元，而日期和時間信息只占了一小部分容量，其余空間則保存整機的配置信息。

RTC芯片由一個頻率為32.768kHz的晶振驅動，經過分頻后，用于對CMOS RAM進行每秒一次的時間刷新。

表格9-1 CMOS RAM中的時間信息

偏移地址	內容	偏移地址	內容
0x00	秒	0x07	日
0x01	鬧鐘秒	0x08	月
0x02	分	0x09	年
0x03	鬧鐘分	0x0a	寄存器A
0x04	時	0x0b	寄存器B
0x05	鬧鐘時	0x0c	寄存器C
0x06	星期	0x0d	寄存器D

CMOS RAM的訪問，需要兩個端口：0x70是索引端口，用來指定內存單元；0x71是數據端口，用來讀寫相應單元里的內容。

舉例：

mov al,2
out 0x70,al ;指定內存單元為2
in al,0x71 ;讀RTC當前時間(分)

需要說明的是，從很早的時候開始，端口0x70的最高位是控制NMI中斷的開關，當它為0時，允許NMI中斷；為1時，阻斷所有的NMI信號。其他7個bit,實際上用來指定CMOS RAM單元的索引號。

作者為了簡化問題，所以在訪問RTC時，直接關閉NMI，訪問結束后，再打開NMI（不管它之前是不是打開的）。

查閱資料，有的朋友說“訪問CMOS RAM可能導致產生NMI，所以需要關閉NMI。”

還有一點要注意：CMOS RAM中保存的日期和時間，默認是8421 BCD編碼，也就是用0000~1001分別代表它所對應的十進制數。

.w0: mov al,0x0a ;訪問寄存器Aor al,0x80 ;阻斷NMIout 0x70,alin al,0x71 ;讀寄存器Atest al,0x80 ;測試第7位UIP jnz .w0 ;以上代碼對于更新周期結束中斷來說是不必要的

test al,0x80 ，這句是測試寄存器A的bit7

正如書上155頁所說：

CMOS RAM中的時間和日期會由RTC周期性地更新，在此期間，用戶程序不應當訪問它們。

寄存器A的bit7為0時，表示更新周期至少在488us內不會啟動。換句話說，此時訪問時間信息是安全的。

寄存器A的bit7為1時，表示正處于更新周期或者馬上就要啟動。

可以看到，上面的代碼就是反復測試寄存器A的bit7，如果是0，可以向下執行。

xor al,alor al,0x80out 0x70,alin al,0x71 ;讀RTC當前時間(秒)push ax

這段代碼很好理解，就是讀出秒，并且把結果壓棧（壓棧時為了之后顯示在屏幕上）

mov al,2or al,0x80out 0x70,alin al,0x71 ;讀RTC當前時間(分)push axmov al,4or al,0x80out 0x70,alin al,0x71 ;讀RTC當前時間(時)push ax 道理同上。 mov al,0x0c ;寄存器C的索引。且開放NMI out 0x70,alin al,0x71 ;讀一下RTC的寄存器C，否則只發生一次中斷;此處不考慮鬧鐘和周期性中斷的情況

這里要說一下寄存器C，這個寄存器是只讀寄存器。可以通過讀取這個寄存器，知道中斷是否發生，如果發生，還可以知道中斷原因。

寄存器C是8位寄存器。

[3:0]：保留；

[7]:中斷請求標志，周期性中斷/鬧鐘中斷/更新結束中斷，任何一種發生都會使這位置1；

[6]:周期性中斷標志，置1則表示發生了周期性中斷

[5]:鬧鐘中斷標志，置1則表示發生了鬧鐘中斷

[4]:更新結束中斷標志，置1則表示發生了更新結束中斷

注意，對寄存器的讀操作將導致[7:4]清零。在中斷發生后，我們應該讀取這個寄存器，將其清零，否則同樣的中斷不再產生。

（2）把BCD碼轉換為ascii碼

前面的代碼中，把時分秒都讀取出來并且壓棧了。下一步的工作就是出棧，在屏幕上顯示。前文已經說過，CMOS RAM中保存的日期和時間，默認是8421 BCD編碼，所以我們可以利用一個過程，把BCD編碼轉換成與其對應的ascii碼。

bcd_to_ascii: ;BCD碼轉ASCII;輸入：AL=bcd碼;輸出：AX=asciimov ah,al ;分拆成兩個數字 and al,0x0f ;僅保留低4位 add al,0x30 ;轉換成ASCII shr ah,4 ;邏輯右移4位 and ah,0x0f add ah,0x30ret

舉個例子來說吧，比如前面我們讀取了小時到AL中，比如是12時，那么al=00010010b；前文我們壓棧是把AX壓進去，也就是說AX的低8位（AL）是有用的。現在我們需要調用這個過程，把00010010b轉換成0x3132（因為字符‘1’對應的ASCII碼是0x31，字符‘2’對應的ASCII碼是0x32）。

mov ah,al ;分拆成兩個數字
and al,0x0f ;僅保留低4位（就是個位）
add al,0x30 ;把個位轉換成ASCII

shr ah,4 ;邏輯右移4位 ，ah中是十位數字
and ah,0x0f
add ah,0x30 ；把十位轉換成ASCII

OK，這樣之后，AX的高八位就是十位的ASCII，低八位就是個位的ASCII；

（3）把時間信息顯示在屏幕上

mov ax,0xb800mov es,axpop axcall bcd_to_asciimov bx,12*160 + 36*2 ;從屏幕上的12行36列開始顯示mov [es:bx],ahmov [es:bx+2],al ;顯示兩位小時數字mov al,':'mov [es:bx+4],al ;顯示分隔符':'not byte [es:bx+5] ;反轉顯示屬性

前兩句讓es指向了顯示緩沖區；

pop ax ;小時出棧
call bcd_to_ascii ;轉為ASCII碼
mov bx,12*160 + 36*2 ;從屏幕上的12行36列開始顯示

mov [es:bx],ah ;顯示小時的十位
mov [es:bx+2],al ;顯示小時的個位

mov al,':'
mov [es:bx+4],al ;顯示分隔符':'
not byte [es:bx+5] ;反轉顯示屬性

其實前兩句可以寫成

mov [es:bx+4],':’ ;顯示分隔符':'

not是按位取反指令，假如之前屬性是0x07（黑底白字），那么Not之后就是0xf8（閃爍白底灰色字）。

pop axcall bcd_to_asciimov [es:bx+6],ahmov [es:bx+8],al ;顯示兩位分鐘數字mov al,':'mov [es:bx+10],al ;顯示分隔符':'not byte [es:bx+11] ;反轉顯示屬性pop axcall bcd_to_asciimov [es:bx+12],ahmov [es:bx+14],al ;顯示兩位小時數字

上面的代碼同理。

mov al,0x20 ;中斷結束命令EOI out 0xa0,al ;向從片發送 out 0x20,al ;向主片發送

書上162頁已經說明：在中斷處理過程的結尾，我們要顯式地向8259芯片寫中斷結束命令EOI（至于具體原因，可以參考361頁，圖17-17：8259A的初始化命令字）。如果外部中斷是8259主片處理的，那么僅發送給主片即可，端口號是0x20；如果外部中斷是由從片處理的，那么命令既要發給主片也要發給從片，端口號是0xa0. 中斷結束命令的代碼是0x20.

pop espop dxpop cxpop bxpop axiret

寄存器出棧，用iret命令返回。

4.主程序

（1）初始化

start:mov ax,[stack_segment]mov ss,axmov sp,ss_pointermov ax,[data_segment]mov ds,axmov bx,init_msg ;顯示初始信息 call put_stringmov bx,inst_msg ;顯示安裝信息 call put_string

這就是程序的入口了。首先，設置棧段，棧段被安排在整個程序的末尾，保留了256字節。

SECTION stack align=16 vstart=0resb 256 ss_pointer:;=============================================================================== SECTION program_trail program_end:
之后，設置好DS，令其指向數據段；然后顯示一些信息。

（2）中斷初始化和安裝

書上158頁說：在計算機啟動期間，BIOS會初始化中斷控制器，將主片的中斷號設為從0x08開始，從片的從0x70開始。從上圖可以看出來，實時時鐘連到了從片的IR0，也就是說實時時鐘的中斷號是0x70.

mov al,0x70mov bl,4mul bl ;計算0x70號中斷在IVT中的偏移mov bx,ax cli ;防止改動期間發生新的0x70號中斷

前文已經說過：

中斷向量在中斷向量表中的位置=中斷類型號×4

N*4的字單元存放偏移地址；

N*4+2的字單元存放段基址。

我們已經知道中斷類型號是0x70了，下面要計算它在中斷向量表中的位置（也就是計算0x70*4）：用乘法指令， AX=AL*r8; 前四句執行后，BX中就是0x70號中斷向量在向量表中的偏移。

cli這個指令用來清除IF位標志，相當于屏蔽外部中斷。因為在修改中斷向量表時，如果表項信息只修改了一部分，這時候發生0x70號中斷，將會產生不可預料的問題。

push esmov ax,0x0000mov es,axmov word [es:bx],new_int_0x70 ;偏移地址。mov word [es:bx+2],cs ;段地址pop es

將ES壓棧（暫時保存），并使它指向中斷向量表所在的段，把偏移地址設置為new_int_0x70 ，把段基地址設置為CS。最后恢復ES。

mov al,0x0b ;RTC寄存器Bor al,0x80 ;阻斷NMI out 0x70,almov al,0x12 ;設置寄存器B，禁止周期性中斷，開放更 out 0x71,al ;新結束后中斷，BCD碼，24小時制

上面的代碼用來設置寄存器B；寄存器B與本實驗相關的位有：

[7]: 0表示更新周期每秒都會發生；1表示中止當前的更新周期，此后也不再產生更新周期；

[6]: 0表示禁止周期性中斷，1表示允許周期性中斷；

[5]: 0表示鬧鐘中斷禁止，1表示鬧鐘中斷允許；

[4]: 0表示禁止更新結束中斷，1表示允許更新結束中斷；

[3]:該位空著不用；

[2]:數據模式，0表示BCD，1表示2進制；

[1]: 小時格式，0表示12小時制（bit7為0時表示AM，為1表示PM，舉例：在BCD模式下，10010001b表示上午11點），1表示24小時制；

[0]:該位空著不用；

從代碼可以看出，我們寫入寄存器B的值是0x12,也就是：

[7]:0,允許更新周期發生；

[6]:0,禁止周期性中斷；

[5]:0,禁止鬧鐘中斷；

[4]:1,允許更新結束中斷；

[3]:0

[2]:0,BCD模式

[1]:1,24小時制

[0]:0

mov al,0x0cout 0x70,alin al,0x71 ;讀RTC寄存器C，復位未決的中斷狀態

讀寄存器C， 使之開始產生中斷信號。注意，在向端口0x70寫入al的同時，也打開了NMI，因為這是最后一次在主程序中訪問RTC。到此，RTC芯片設置完畢。

in al,0xa1 ;讀8259從片的IMR寄存器 and al,0xfe ;清除bit 0(此位連接RTC)out 0xa1,al ;寫回此寄存器 sti ;重新開放中斷

?

8259A內部有一個中斷屏蔽寄存器，如下圖所示：

?

IMR是一個8位的寄存器，位0-7對應著引腳中斷IR0-IR7；如果對應的位為0，則允許中斷；為1，則屏蔽中斷。

我們通過端口0xa1讀取從片的IMR寄存器，用and指令清除bit0（其他位保持原樣），然后再寫回去。這樣，關于中斷的初始化就完成了。

最后，sti指令將IF置1，打開中斷。從這時候開始，隨時發生的中斷就可以被處理了。

mov bx,done_msg ;顯示安裝完成信息 call put_stringmov bx,tips_msg ;顯示提示信息call put_string

顯示一些信息，表示中斷設置和安裝已完成。

?

mov cx,0xb800mov ds,cxmov byte [12*160 + 33*2],'@' ;屏幕第12行，33列

在屏幕12行33列顯示一個“@”；

.idle:hlt ;使CPU進入低功耗狀態，直到用中斷喚醒not byte [12*160 + 33*2+1] ;反轉顯示屬性 jmp .idle

hlt是停機指令，使程序停止運行。這時候處理器進入暫停狀態，不執行任何操作。當復位線上有復位信號、CPU響應非屏蔽中斷、CPU響應可屏蔽中斷3種情況之一發生時，CPU就會脫離暫停狀態，執行hlt的下一條指令。

?

代碼分析就到這里吧，下次我們看一下運行結果。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的8086实时时钟实验（一）——《x86汇编语言：从实模式到保护模式》05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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