assembly 如何在VESA VBE中绘制像素?

4si2a6ki  于 2022-11-13  发布在  其他
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我尝试将我的kernel.cpp转换为使用VESA,但我得到的只是一系列奇怪的错误。在tutorial之后,我使用以下代码使VESA Graphics的引导加载程序端工作得相当顺利:

mov ax, 0x4F02   ; set VBE mode
mov bx, 0x4118   ; VBE mode number
int 0x10         ; call VBE BIOS
cmp ax, 0x004F   ; test for error
jne error

;Get video mode info
mov ax, 4f01h
mov cx, 105h
mov di, modeInfo 
int 10h

然而,当我尝试从kernel.cpp绘制像素时,问题出现了。(我可以补充一点吗,它的变化范围也很大)。我试着从引导程序中绘制像素(来自here的代码),并且运行得很好,所以这个问题在kernel.cpp中。我遇到的一个常见错误是在屏幕顶部出现了一条随机的颜色,如here所示。在这里,我将保留该文件和我的GitHub(对于代码的其余部分):
kernel.cpp:

//VIDEO MODE IN 1024x768x32bpp
typedef unsigned char uint8_t;
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned short uint16_t;
typedef unsigned int u32;
typedef u32 size_t;
#define SCREEN_WIDTH 1024
#define SCREEN_HEIGHT 768
#define BPP 32
#define SCREEN_SIZE (SCREEN_WIDTH * SCREEN_HEIGHT)
#define FPS 30
#define PIT_HERTZ 1193131.666
#define CLOCK_HIT (int)(PIT_HERTZ/FPS)
#define KEY_LEFT 0x4B
#define KEY_UP 0x48
#define KEY_RIGHT 0x4D
#define KEY_DOWN 0x50

static u32 *BUFFER = (u32 *) 0xA0000;

// double buffers
u32 _sbuffers[2][SCREEN_SIZE];
u32 _sback = 0;

#define CURRENT (_sbuffers[_sback])
#define SWAP() (_sback = 1 - _sback)

#define screen_buffer() (_sbuffers[_sback])

// #define screen_set(_p, _x, _y)\
//     (_sbuffers[_sback][((_y)/* * pitch */ + ((_x) * (BPP/8)))]=(_p))

//u32 pixel_offset = y * pitch + (x * (bpp/8)) + framebuffer;

static inline void outb(uint16_t port, uint8_t val)
{
    asm volatile ( "outb %0, %1" : : "a"(val), "Nd"(port) );
}

//+++++++++++This is the troublesome function++++++++++++++++++
void screen_set(u32 color,int x,int y) {
    _sbuffers[_sback][y * SCREEN_WIDTH + (x * (BPP/8))]=color;
}
//+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
static inline uint8_t inb(uint16_t port)
{
    uint8_t ret;
    asm volatile ( "inb %1, %0"
                   : "=a"(ret)
                   : "Nd"(port) );
    return ret;
}

const unsigned char font[128-32][8] = {
    { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},   // U+0020 (space)
           /*hidden to help length if code...*/
    { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}    // U+007F
};

static inline void *memcpy(void *dst, const void *src, size_t n)
{
    u8 *d = (u8*)dst;
    const u8 *s = (const u8*)src;

    while (n-- > 0) {
        *d++ = *s++;
    }

    return d;
}

void screen_swap() {
    memcpy(BUFFER, CURRENT, SCREEN_SIZE);
    SWAP();
}

unsigned read_pit(void) {
    unsigned count = 0;
 
    // al = channel in bits 6 and 7, remaining bits clear
    outb(0x43,0b0000000);
 
    count = inb(0x40);          // Low byte
    count |= inb(0x40)<<8;      // High byte
 
    return count;
}
 
void draw_char(char c, int x, int y, u32 color)
{
    const unsigned char *glyph = font[(int)c-32];
 
    for(int cy=0;cy<8;cy++){
        for(int cx=0;cx<8;cx++){
            if(((int)glyph[cy]&(1<<cx))==(1<<cx)){
                screen_set(color,x+cx,y+cy);
            }
        } 
    }
}

void draw_string(const char * s, int x, int y, u32 color) {
    int i = 0;
    while(s[i] != false) {
        draw_char(s[i],x+(i*8),y,color);
        i++;
    }
}

void draw_rect(int pos_x, int pos_y, int w, int h, u32 color) {
    for(int y = 0; y<h; y++) {
        for(int x = 0; x<w; x++) {
            screen_set(color,x+pos_x,y+pos_y);
        }
    }
}

static void render(int c0, int c1) {
    //draw_rect(0,0,SCREEN_WIDTH,SCREEN_HEIGHT,0x09);
    //draw_string("Hello, reader. This is written text.", 100, 180, 16777215);
    //draw_string("If this is displayed, my code works.", 100+c0, 100+c1, 16777215);
}

extern "C" void main(){
    
    int clock = 0;
    int incC1 = 0;
    int incC0 = 0;
    while(true) {
        uint16_t scancode = (uint16_t) inb(0x60);
        clock++;
        if(read_pit()!= 0 && clock == CLOCK_HIT) {
            if(scancode == KEY_LEFT) {
                incC0--;
            }else if(scancode == KEY_RIGHT) {
                incC0++;
            }
            if(scancode == KEY_DOWN) {
                incC1++;
            }else if(scancode == KEY_UP) {
                incC1--;
            }
            clock = 0;
            render(incC0,incC1);
            screen_swap();
        }
    }

    return;
}
wwwo4jvm

wwwo4jvm1#

使用您已经获得的模式信息结构(在真实的模式下为modeInfo),您将需要3条信息:

  • 帧缓冲器的物理地址。请注意,(启用线性帧缓冲器时)这将不是VGA的0x 0A 0000,而可能是32位物理地址,如0xE 0000000。这直接取自模式信息结构中的PhysBasePtr字段。
  • 每行像素的字节数。请注意,每行末尾可能有任意数量的未使用填充,您需要将其考虑在内。这取决于VBE的版本-对于VBE 3.0,您从mode info结构的LinBytesPerScanLine字段中获取;而对于旧版本的VBE,则从BytesPerScanLine字段中获取。
  • 每个像素的字节数。这取决于像素格式和VBE版本。对于古代的VBE(VBE 1.0?),你必须根据视频模式数来猜测;并且对于VBE 1.2和更高版本,它可以从模式信息结构中的BitsPerPixel字段确定,并且像bytesPerPixel = (modeInfo->BitsPerPixel + 7) / 8;那样向上舍入,使得“每像素15位”是每像素2字节。

有了这3个值后,计算像素物理地址的公式为:

physical_address = physical_address_of_frame_buffer + y * bytes_per_scan_line + x * bytes_per_pixel

当然,更常见的情况是将帧缓冲区Map到虚拟地址空间,但公式基本相同(只是使用虚拟地址和您选择的virtual_address_of_frame_buffer)。
其他注意事项:

  • 你的screen_set()没有考虑到每行像素末尾可能的填充(并且没有正确舍入)。
  • 你的screen_swap()没有考虑到每行像素末尾可能的填充。它需要更像for(y = 0; y < vertical_resolution; y++) { address = virtual_address_of_frame_buffer + y * bytes_per_scan_line; memcpy(address, ...那样单独处理每行。你可以(我会)检测到没有填充的时候,当且仅当没有填充的时候,你可以作为一个memcpy()来处理。
  • 固定模式编号(例如,“0x 118 = 1024 x 768,每像素24位”)在VBE 2.0中已停止使用,不应使用(例如视频模式0x 118可以是任何模式,可能是“640 x 480,每像素8位”,而其他视频模式编号可能是“1024 x 768,每像素24位”)。您应该/必须获得可能的模式编号列表,然后搜索您实际想要的模式,以确定哪一个是“1024 x 768,每像素24位”。
  • 您不应该假设存在特定的模式。对于“1024 x 768,每像素24位”来说尤其如此,原因有二:每像素24比特(或每像素3字节)对于对齐是恼人的,因此许多视频卡不支持它用于任何分辨率(而是支持每像素32比特,具有8比特的保留填充);并且1024 x 768分辨率没有很好地标准化(与现代屏幕的纵横比不匹配,并且在“VESA安全模式”标准中没有定义为所有监视器都应该支持的模式),因此任何像素格式都可能不支持1024 x 768分辨率。
  • 您还应该检查像素内的字段布局(对于VBE 2.0,使用RedMaskSizeRedFieldPosition...字段;对于VBE 3.0,使用LinRedMaskSizeLinRedFieldPosition...字段)。无法保证(例如)每个像素的24位是“红、绿色、蓝”,而不是“蓝、绿、红”或其他。
  • 理想情况下;您的代码将搜索代码和显卡(以及显示器;但这会使事情变得更加困难)支持的最佳视频模式;并适应任何分辨率(这很容易--只需在任何地方使用horizontal_resolutionvertical_resolution等变量),并支持多种不同的像素格式。支持多种不同像素格式的最简单方法是在RAM中设置一个缓冲区,该缓冲区始终使用特定格式(例如,每像素可能为32位)然后使用多个不同的函数将像素数据从特定格式转换为视频模式需要的任何格式,同时将结果复制到视频卡的帧缓冲区。
  • 理想情况下(为了提高性能),screen_set()函数不会被任何对象使用。最好先计算左上角像素的地址,然后调整地址(例如,使用address += bytes_per_pixel;查找右侧的下一个像素,或使用address += bytes_per_scan_line;查找下方的下一个像素)。

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