嵌入式操作系统课程作业之Write OS
姓名：唐良 学号: 024304xxxx
一. 编译器的下载
1. Djgpp
在Windows开发环境下,没有直接提供gcc编译器,所以需要从自己去下载WINDOWS版本的gcc编译器.Windows下有cygwin, devcpp, djgpp等工具都带有gcc编译器.但是djgpp最小,而且可以产生最单纯的binary代码,所以很多关于操作系统编写的网站上都推荐使用djgpp.
2. Nasm
Nasm和masm,以及as86等都很类似,都是支持16位和32位的汇编编译器.但是nasm使用起来比较轻活,能够产生多种中间代码格式,比如*.obj,*.o等,所以很多操作系统编写的网站上也都推荐使用nasm作为汇编编译器.
二. boot启动代码的编写
Boot启动代码主要完成转载kernel,进入32为模式等工作.除开Linux的”标准”代码外,网上关于boot启动的模板代码多不胜数,不过我使用的还是哈工大的pyos的启动代码.
Boot.s的代码如下:
[BITS 16]
[ORG 0x7C00]
jmp main
; ----------------------------------------------------------------------------------------------
; 数据定义
bootdrive db 0
; ----------------------------------------------------------------------------------------------
; GDT 定义
gdt:
gdt_null:
dd 0
dd 0 ; 空描述符全是0
gdt_code_addr equ $ - gdt ; 数据段在GDT表中的位置
gdt_code:
dw 0xffff ; 段大小为4GB
dw 0 ; 基址的低16位
db 0 ; 基址的高八位
db 10011010b
db 11001111b
db 0
gdt_data_addr equ $ - gdt ; 数据段在GDT表中的位置
gdt_data:
dw 0xffff
dw 0x0000
db 0
db 10010010b
db 11001111b
db 0
gdt_end:
gdt_addr:
dw gdt_end - gdt - 1 ; GDT 表的大小
dd gdt ; GDT 表的位置
; --------------------------------------------------------------------------------------
main:
mov [bootdrive] , dl ; 他得到启动的驱动器号
xor ax , ax ; 设置 DS
mov ds , ax
; 清屏
;mov ax , 3 ; 设置清屏功能号
;int 0x10 ; 调用 BIOS 10 号中断清屏
.ResetFloppy ; 重置磁盘
mov ax , 0 ; 设置重置磁盘的功能号
mov dl , [bootdrive] ; 选择启动磁盘
int 0x13
jc .ResetFloppy ; 假如出错则重试
.ReadFloppy ; 读内核到内存中 0000:9000 (es:bx)处
xor ax , ax ; 设置 es 寄存器
mov es , ax
mov bx , 0x9000
mov ah , 2 ; 设置读磁盘功能号
mov dl , [bootdrive] ; 设置欲读驱动器号
mov ch , 0 ; 磁头号
mov cl , 2 ; 起始扇区号
mov al , 17 ; 读入扇区数量
int 13h
jc .ReadFloppy
mov dl , [bootdrive] ; 停止驱动器
mov edx , 0x3f2
mov al , 0x0c
out dx , al
cli ; 关中断
lgdt [gdt_addr] ; 载入 GDT 的描述符
mov eax , cr0 ; 下面三句设置 cr0 的第 0 位（PE位）为1，表示进入保护模式
or eax , 1
mov cr0 , eax
jmp gdt_code_addr:code_32 ; 跳入32位的代码段中
[BITS 32]
code_32:
mov ax , gdt_data_addr ; 以下三句设置 DS，ES，SS，FS，GS的置为数据段描述表的位置
mov ds , ax
mov es , ax
mov ss , ax
mov fs , ax
mov gs , ax
mov esp , 0xffff ; 设置堆栈的头指针
jmp gdt_code_addr:0x9000 ; 跳入内核
;---------------------------------------------------------------------------
times 510-($-$$) db 0
db 0x55
db 0xAA
三. 编译boot启动代码
nasm十分简单. 可以很轻易生成bin文件.它默认生成的也是bin原始代码.直接输入nasmw boot.s就能够得到boot原始代码.
然后将通过WinHex将boot的全部代码复制到一张1.44MB的软盘镜像文件的头512的字节中去.可以通过Bochs,Virtual PC,VMWare来建立软件镜像文件.这些软件的软盘镜像文件都是原始数据文件,没有任何关于软盘的配置数据,所以直接通过WinHex中的Ctrl+C和Ctrl+B(千万不能是Ctrl+V)就可以完成复制了.
四. 编写显示内核进入装载的C代码
假如按照pyos的第二个实验来做,我得到的C语言生成的代码是.data数据段放在了.text代码段前面,就不能直接一下jmp 0x9000进入kernel的初始程序的代码段.后来我参考了网上一些做法,有种办法是编写link.script的连接脚本,有些是增加一个类似crt0.s的C语言启动汇编.我选择的是后者.
1. 编写C代码
char* msg = "Welcome to SCU Operation System!Version 0.0001 by tangl_99" ;
void k_main()
{
unsigned char* videomem = ( unsigned char* )0xb8000 ;
while( *msg != '\0' ){
*videomem++ = *msg++ ;
*videomem++ = 0x1b ;
}
for(;;);
}
这里使用k_main作为入口函数,有别于通常的main入口函数.
2. 编写crt0.s启动代码
[BITS 32]
[global start]
[extern _k_main] ; this is in the c file
start:
call _k_main
cli ; stop interrupts
hlt ; halt the CPU
3. 编译连接kernel初始程序
编译连接部分我就没有参照pyos的做法了.根据网络的通常的做法,我的编译连接命令如下:
setdjgpp d:\djgpp d:/djgpp # djgpp需要预先设置一下
gcc –c kernel.c
nasmw –f aout crt0.s
ld -nostartfiles --oformat binary -Ttext 0x9000 -o kernel crt0.o kernel.o
最后会生成1024字节大小的 kernel原始代码文件.还是通过WinHex将其复制到软盘镜像文件,要从第512个字节位置开始复制.
五. 在Virtual PC下启动运行生成OS 软盘镜像文件
Virtual PC的使用就不再多说了,Virtual PC应该是Windows下最轻易使用的模拟器.
下面是运行0.0001版本的截图:
（出处：清风软件下载学院）
