os_kernel/lib/kernel/print.S

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
; 打印函数
; 1. 备寄存器现场
; 2. 获取光标坐标值，光标坐标值是下一个可打印字符的位置
; 3. 获取打印的字符
; 4. 判断字符是否为控制字符，若是回车符、换行符、退格符三种控制字符之一，则进入相应的处理流程。
;    否则，其余字符都粗暴地认为是可见字符，进入输出流程处理
; 5. 判断是否需要滚屏
; 6. 更新光标坐标值，便其指向下一个打印字符的位置
; 7. 恢复寄存器现场，退出
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

TI_GDT equ 0 
RPL0   equ 0
SELECTOR_VIDEO equ (0x0003 << 3) + TI_GDT + RPL0
CR equ 0xd
LF equ 0xa
BACKSPACE equ 0x8

[bits 32]
section .data 
put_int_buffer  dq 0     ; 定义 8 字节缓冲区用于数字到字符的转换

section .text 
global put_char ; 导出为全局符号
global put_str  
global put_int
global set_cursor
;------------------------ put_char -----------------------------------------------
; 功能描述： 把栈中的 1 个字符写入光标所在处
;---------------------------------------------------------------------------------
put_char:
    pushad     ; 备份 32 位寄存器环境 8 个 eax->ecx->edx->ebx->esp->ebp->esi->edi
    mov ax, SELECTOR_VIDEO
    mov gs, ax  ; gs 为正确的视频段选择子

;;;;;;;;;;;; 获取当前光标位置 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
    ; 先获取高 8 位
    mov dx, 0x3d4     ; 索引寄存器
    mov al, 0x0e      ; 用于提供光标位置的高 8 位
    out dx, al
    mov dx, 0x3d5     ; 通过读写数据端口 0x3d5 来获取或设置光标位置
    in al, dx         ; 得到了光标位置的高 8 位
    mov ah, al
    ; 再获取低 8 位
    mov dx, 0x3d4
    mov al, 0x0f
    out dx, al
    mov dx, 0x3d5
    in al, dx

    ; 将光标存入 bx
    mov bx, ax
    mov ecx, [esp + 36] ; pushad 压入 4 X 8 = 32 字节 加上主调函数 4 字节
    
    cmp cl, CR             ; 0x0d
    jz .is_carriage_return
    cmp cl, LF             ; 0x0a
    jz .is_line_feed
    cmp cl, BACKSPACE      ; BS(backspace) 的 asc 码是 0x8
    jz .is_backspace
    jmp .put_other
;;;;;;;;;;;;
.is_backspace:
;;;;;;;;;;;; backspace 的一点说明 ;;;;;;;;;;;;;;;;;
; 当为 backspace 时，本质上只要将光标向前一个显存位置即可。后面输入的字符自然会覆盖此处
; 的字符，但有可能在键入 backspace 后并不再输入新的字符，这时光标已经向前移动到代删除的
; 字符位置，但字符还在原处。所以此处添加了空格或空字符 0
    dec bx     ; 光标指向前一个字符
    shl bx, 1  ; 光标值乘 2 表示光标对应显存中的偏移字节
    mov byte [gs:bx], 0x20    ; 将待删除的字节补为 0 或空格(0x20)皆可
    inc bx
    mov byte [gs:bx], 0x07
    shr bx, 1
    jmp .set_cursor
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

.put_other:
    shl bx, 1  ; 光标位置用 2 字节表示，将光标值乘 2 表示对应显存中的偏移字节

    mov [gs:bx], cl  ; ASCII 字符本身
    inc bx 
    mov byte [gs:bx], 0x07   ; 字符属性(黑屏白字)
    shr bx, 1                ; 恢复老的光标值
    inc bx                   ; 下一个光标值
    cmp bx, 2000
    jl  .set_cursor          ; 若光标值小于 2000，表示未写到显存的最后，则去设置新的光标值
    ; 若超出屏幕字符数大小（2000），则换行处理
.is_line_feed:          ; 换行符 LF (\n)
.is_carriage_return:    ; 回车符 CR (\r)
    ; 如果是 CR (\r)，只要把光标移动到行首就行
    xor dx, dx     ; dx 是被除数的高 16 位，清 0
    mov ax, bx     ; ax 是被除数的低 16 位
    mov si, 80     
    ; 由于是效仿 Linux，Linux 系统中 \n 表示下一行的行首，所以本系统中也把\n 和 \r 都处理
    ; 成 Linux 中的 \n 的意思，也就是下一行的行首
    div si

    sub bx, dx
.is_carriage_return_end:   ; 回车符 CR 处理结束
    add bx, 80
    cmp bx, 2000
.is_line_feed_end:      ;若是 LF(\n)，将光标移+80
    jl .set_cursor

    ; 屏幕行范围是 0～24，滚屏的原理是将屏幕的第 1～24 行搬运到 0～23 行，再将第 24 行用空格填充
.roll_screen:       ; 若超出屏幕大小，开始滚屏
    cld                 ; DF = 0
    mov ecx, 960        ; 2000-80=1920 个字符要搬运，共 1920*2=3840 字节，一次搬运 4 字节，共 960 次
    mov edi, 0xb8000 ; 第 0 行行首
    mov esi, 0xb80a0 ; 第 1 行行首 0xc00b8000 + (80 * 2)
    rep movsd

    ; 将最后一行填充为空白
    mov ebx, 3840    ; 最后一行首字符的第一个字节偏移=1920*2
    mov ecx, 80      ; 一行 80 字符(160 字节)，每次清空 1 字符，需要移动 80 次
.cls: 
    mov word [gs:ebx], 0x0720    ; 0x07 黑底白字 0x20 空格符
    add ebx, 2
    loop .cls
    mov bx, 1920      ;!将光标值重置为 1920，最后一行的首字符

.set_cursor:
    ; 将光标设为 bx 值
    ;; 1. 先设置高 8 位
    mov dx, 0x3d4     ; 索引寄存器
    mov al, 0x0e      ; 用于提供光标位置的高 8 位
    out dx, al
    mov dx, 0x3d5     ; 通过读写数据端口 0x3d5 来获取或设置光标位置
    mov al, bh 
    out dx, al
    ;; 2. 再设置低 8 位
    mov dx, 0x3d4 
    mov al, 0x0f
    out dx, al 
    mov dx, 0x3d5
    mov al, bl 
    out dx, al
.put_char_done:
    popad 
    ret

;------------------------ put_str -----------------------------------------------
; 功能描述： 通过 put_char 来打印以 0 字符结尾的字符串 
;---------------------------------------------------------------------------------
; 输入：栈中参数为打印的字符串
; 输出：无
put_str:
    push ebx             ; 备份 ebx
    push ecx             ; 备份 ecx
    xor ecx, ecx         ; 清空 ecx
    mov ebx, [esp + 12]  ; 从栈中得到待打印的字符串地址
.goon:
    mov cl, [ebx] 
    cmp cl, 0            ; 如果处理到了字符串尾巴，跳到结束处返回
    jz .str_over
    push ecx             ; 为 put_char 传递参数
    call put_char
    add esp, 4           ; 回收参数所占的栈空间
    inc ebx              ; 使 ebx 指向下一个字符
    jmp .goon
.str_over:
    pop ecx
    pop ebx
    ret

;------------------------ put_int ------------------------------------------------
; 功能描述： 将小端字节序的数字变成对应 ASCII 后，倒置
; 输入：栈中参数为待打印的数字
; 输出：在屏幕在打印十六进制数字，并不会打印前缀 0X，如打印十进制 15 时，会直接打印 f
;---------------------------------------------------------------------------------
put_int:
    pushad 
    mov ebp, esp 
    mov eax, [ebp+4*9]  ; call 的返回地址占 4 字节+pushad 的占 8 个 4 字节
    mov edx, eax
    mov edi, 7          ; 指定在 put_int_buffer 中初始的偏移量
    mov ecx, 8          ; 32 位数字中，十六进制数字的位数是 8 个
    mov ebx, put_int_buffer

    ; 将 32 位数字按照十六进制的形式从低位到高位逐个处理
    ; 共处理 8 个数
.16based_4bits:         ; 每 4 位二进制是十六进制数字的 1 位
    and edx, 0xF        ; 取低 4 位
    cmp edx, 9          ; 数字 0～9 和 a~f 需要分别处理成对应的字符
    jg .is_A2F
    add edx, '0'        ; ASCII 码是 8 位大小。add 求和后，edx 低 8 位有效
    jmp .store
.is_A2F:
    sub edx, 10         ; A~F 减去 10 所得到的差，再加上字符 A 的 ASCII 码，便是
    add edx, 'A'        ; A~F 对应的 ASCII 码

    ; 将第一位数字转换成对应的字符后，按照类似“大端”的顺序存储到缓冲区 put_int_buffer
    ; 高位字符放在低地址，低位字符放在高位地址
.store:
    ; 此时 dl 中是数字对应的字符的 ASCII 码
    mov [ebx+edi], dl 
    dec edi 
    shr eax, 4
    mov edx, eax
    loop .16based_4bits

    ; 现在 put_int_buffer 中已全是字符，打印之前，把高位连续的字符去掉，如把字符 000123 变成 123
.ready_to_print:
    inc edi               ; 此时 edi 退减为-1（0xffffffff),加 1 使其为 0
.skip_prefix_0:
    cmp edi, 8
    je .full0             ; 若已经比较第 9 个字符了，表示待打印的字符串全为 0
.go_on_skip:
    mov cl, [ebx+edi] 
    inc edi
    cmp cl, '0'
    je .skip_prefix_0
    dec edi               ; 若当前字符不为'0'，要使 edi 恢复指向当前字符
    jmp .put_each_num
.full0:
    mov cl, '0'           ; 输入的数字全 0 时，只打印 0
.put_each_num:
    push ecx              ; 此时 cl 中为可打印的字符
    call put_char
    add esp, 4
    inc edi 
    mov cl, [ebx+edi]   ; 获取下一个字符到 cl
    cmp edi, 8
    jl .put_each_num
    popad
    ret

set_cursor:
    pushad            ; set_cursor 会改变寄存器的值，所以需要备份

    mov ebp, esp
    mov ebx, [ebp + 36] ; pushad 压入 4 X 8 = 32 字节 加上主调函数 4 字节

    ;; 1. 先设置高 8 位
    mov dx, 0x3d4     ; 索引寄存器
    mov al, 0x0e      ; 用于提供光标位置的高 8 位
    out dx, al
    mov dx, 0x3d5     ; 通过读写数据端口 0x3d5 来获取或设置光标位置
    mov al, bh 
    out dx, al
    ;; 2. 再设置低 8 位
    mov dx, 0x3d4 
    mov al, 0x0f
    out dx, al 
    mov dx, 0x3d5
    mov al, bl 
    out dx, al
    popad
    ret