图形显示[ExpOS]开发经验（2）保护模式中不依赖bios

导读：
　　保护模式中不依赖bios才是重点.
　　原理: 显示到屏幕上的字母和符号统统存在于一段叫做 framebuffer 的显存中. 至于其出现于内存的物理地址, 要看VGA板的工作模式. VGA
　　的两种模式是: monochrome (单色?) emulation , 或者color emulation.
　　emulation---|--framebuffer linear address--|--framebuffer real-mode address--|--I/O address of CRTC
　　color-------|--B8000h----------------------|--B800h:0000 --------------------|--3D4h
　　monochrome--|--B0000h----------------------|--B000h:0000 --------------------|--3B4h
　　CRTC 是VGA的一个功能单元, 待会再讨论有关CRTC的东东. 一般来说, 应该是 color emulation, 记得大一的时候我们的实验室倒是有几台386
　　上有 monochrome 的古董.
　　备注1 的c代码可以检测VGA是处于那种工作模式.
　　如果能够看懂, 拿来用用应该不成问题.
　　不会弄代码的格式, 大家拷贝后自己整理吧.
　　这里给一个简单的.
　　/* video card mono/colour detection by Dark Fiber
　　* returns 0=mono, 1=colour
　　*/
　　int detect_video_type(void)
　　{
　　int rc;
　　char c=(*(USHORT*)0x410&0x30
　　/* C can be 0x00 or 0x20 for colour, 0x30 for mono
　　if(c==0x30)
　　rc=0; // mono
　　else
　　rc=1; // colour
　　return rc;
　　}
　　字符及属性
　　在framebuffer中的每个字符都占用两个字节: ASCII 码值在地址 N 的话, N+1 就是他的属性字节.
　　属性字节的各个位的含义如下.
　　b7 ----- 闪烁
　　b6:b4 -- 背景色(0-7)
　　b3:b0 -- 前景色(0-15)
　　color value -- color -- color value -- color
　　0 ------------ 黑色------ 8 ---------- 暗灰
　　1 ------------ 蓝色------ 9 ---------- 亮蓝
　　2 ------------ green ---- 10 --------- bright green
　　3 ------------ cyan ----- 11 --------- bright cyan
　　4 ------------ red ------ 12 --------- pink
　　5 ------------ magenta -- 13 --------- bright magenta
　　6 ------------ brown ---- 14 --------- yellow
　　7 ------------ white ---- 15 --------- bright white
　　假定使用color模式:
　　Turbo C 代码的例子(cpu 工作于 16-bit real mode), 把白色的 'H' 以蓝色背景放到屏幕左上角.
　　#include /* pokeb() */
　　pokeb(0xB800, 0, 'H');
　　pokeb(0xB800, 1, 0x1F);
　　NASM 汇编中这么写(16-bit real mode):
　　mov bx,0B800h
　　mov es,bx
　　mov byte [es:0],'H'
　　mov byte [es:1],1Fh
　　DJGPP 代码(32-bit pmode), 有所不同. 把黄的 'H' 以红色背景放到屏幕右上角.因为处于保护模式, 我们使用far指针.
　　#include /* _farpokeb() */
　　#include /* _dos_ds */
　　_farpokeb(_dos_ds, 0xB8000 + 79 * 2 + 0, '*');
　　_farpokeb(_dos_ds, 0xB8000 + 79 * 2 + 1, 0x4E);
　　非得用 near 指针?
　　#include
　　#include
　　#include
　　unsigned char *fb;
　　if(!(_crt0_startup_flags &_CRT0_FLAG_NEARPTR))
　　{ if(!__djgpp_nearptr_enable())
　　{ printf("Could not enable nearptr access/n");
　　return -1; } } /* probably Windows NT DOS box */
　　fb = (unsigned char *)0xB8000 + __djgpp_conventional_base;
　　fb[79 * 2 + 0] = '*';
　　fb[79 * 2 + 1] = 0x4E;
　　Scrolling(滚屏)
　　BIOS 滚屏就算了吧?!
　　如果使用 movedata() , 也算简单. 与memcpy() 不同的地方在于movedata对于源和目的都使用 far指针.
　　Turbo C 代码: 在 80x25 的方式下上滚一行(color emulation):
　　#include /* movedata() */
　　movedata(0xB800, 80 * 2,
　　0xB800, 0,
　　80 * (25 - 1) * 2);
　　DJGPP 代码 scroll 80x25 display up one line (color emulation):
　　#include /* movedata() */
　　#include /* _dos_ds */
　　movedata(_dos_ds, 0xB8000L + 80 * 2,
　　_dos_ds, 0xB8000L,
　　80 * (25 - 1) * 2);
　　使用 movedata() 的的话,如果 src 　　作.
　　hardware scrolling
　　硬件来做滚动就比较快了. 把VGA配置成使用不同地址的framebuffer 就可以实现快速滚屏. CRTC 寄存器 12 号13号 分别包含framebuffer
　　相对于B0000h, B8000h, or A0000h 之偏移(offset) 的MSB 与 LSB .
　　/* scroll up one line */
　　#include 　　unsigned short crtc_adr = 0x3D4; /* 0x3B4 for monochrome */
　　unsigned short offset = 80;
　　/* the CRTC index is at crtc_adr + 0
　　select register 12 */
　　outportb(crtc_adr + 0, 12);
　　/* the selected CRTC register appears at crtc_adr + 1 */
　　outportb(crtc_adr + 1, offset >>8);
　　outportb(crtc_adr + 0, 13);
　　outportb(crtc_adr + 1, offset &0xFF);
　　硬件滚屏的缺陷在于不能够持续无限的滚动. 因为最终 framebuffer 会超过 video memory 的上(下)限.
　　可以用作 framebuffer 的那段内存可以分成几个虚拟控制台(virtual consoles (VCs)). 32K 的 video memory 可以被分成8 个80x25的VCs.
　　console 译作控制台我认为不妥, 这里的console无非就是虚拟的几个屏幕.上面的代码就可以选择把那个虚拟屏呈现给用户. (Linux 的 VCs
　　使用了不同的管理方法, 我不知道.)
　　Moving the cursor
　　CRTC 寄存器14号和 15 号, 包含光标位置的 MSB LSB . 光标的位置用相对B8000h 或 B0000h的偏移来表示.
　　#include /* outportb() */
　　unsigned short crtc_adr = 0x3D4; /* 0x3B4 for monochrome */
　　unsigned short offset;
　　unsigned short x = 20, y = 3;
　　offset = x + y * 80; /* 80 characters per line */
　　outportb(crtc_adr + 0, 14); /* MSB of offset to CRTC reg 14 */
　　outportb(crtc_adr + 1, offset >>8);
　　outportb(crtc_adr + 0, 15); /* LSB of offset to CRTC reg 15 */
　　outportb(crtc_adr + 1, offset);
　　[i] 不要告诉我, 你不知道outportb 那里去找! [/i]
　　推荐网站
　　pc-hardware
　　VGADOC
　　一个vag包
　　execpc的控制台代码
　　 备注1
　　/*****************************************************************************
　　Determines if VGA board is set for monochrome or color emulation.
　　Uses 3 different algorithms.
　　This code is public domain (no copyright).
　　You can do whatever you want with it.
　　*****************************************************************************/
　　#include /* atoi() */
　　#include /* printf() */
　　//#include "../port.c" /* inportb(), peekw() */
　　/********************************* TURBO C **********************************/
　　#if defined(__TURBOC__)
　　#include /* inportb(), peek() */
　　#define peekw(S,O) peek(S,O)
　　/********************************* DJGPP ************************************/
　　#elif defined(__DJGPP__)
　　#include /* _CRT0_FLAG_LOCK_MEMORY */
　　#include /* inportb() */
　　//#define NEARPTR 1
　　/* near pointers; not supported in Windows NT/2k/XP DOS box
　　Must call __djgpp_nearptr_enable() before using these functions */
　　#if defined(NEARPTR)
　　#include /* __djgpp_conventional_base, __djgpp_nearptr_enable() */
　　#include /* printf() */
　　#include /* _CRT0_FLAG_NEARPTR, _crt0_startup_flags */
　　#define peekw(S,O) *(unsigned short *)(16uL * (S) + (O) + /
　　__djgpp_conventional_base)
　　/* far pointers */
　　#else
　　#include /* _farpeekw() */
　　#include /* _dos_ds */
　　#define peekw(S,O) _farpeekw(_dos_ds, 16uL * (S) + (O))
　　#endif
　　/******************************** WATCOM C **********************************/
　　#elif defined(__WATCOMC__)
　　#include /* inp() */
　　#if defined(__386__)
　　/* CauseWay DOS extender only */
　　#define peekw(S,O) *(unsigned short *)(16uL * (S) + (O))
　　#else
　　#include /* MK_FP() */
　　#define peekw(S,O) *(unsigned short far *)MK_FP(S,O)
　　#endif
　　#define inportb(P) inp(P)
　　#else
　　#error Not Turbo C, not DJGPP, not Watcom C. Sorry.
　　#endif
　　static unsigned short g_crtc_base_adr;
　　/*****************************************************************************
　　Pentium 486 Bochs
　　method color color (color) mono
　　------ ------- ----- ------- -------
　　1 pass pass pass UNTESTED
　　2 pass pass pass UNTESTED
　　3 pass pass pass UNTESTED
　　*****************************************************************************/
　　int main(int arg_c, char *arg_v[])
　　{
　　int method;
　　#if defined(__DJGPP__)&&defined(NEARPTR)
　　if(!(_crt0_startup_flags &_CRT0_FLAG_NEARPTR))
　　{
　　if(!__djgpp_nearptr_enable())
　　{
　　printf("Could not enable nearptr access "
　　"(Windows NT/2k/XP?)/nUn-define NEARPTR "
　　"in source code and re-compile/n");
　　return 1;
　　}
　　}
　　#endif
　　if(arg_c <2)
　　{
　　printf("attempt to detect monochrome/color VGA emulation "
　　"using one of three methods/n"
　　"specify 1, 2, or 3 on the command line/n");
　　return 1;
　　}
　　method = atoi(arg_v[1]);
　　switch(method)
　　{
　　case 1:
　　/* this method cobbled from info in Finn Thoegersen's VGADOC4 */
　　#define VGA_MISC_READ 0x3CC
　　if((inportb(VGA_MISC_READ) &0x01) == 0)
　　g_crtc_base_adr = 0x3B4; /* mono */
　　else
　　g_crtc_base_adr = 0x3D4; /* color */
　　break;
　　case 2:
　　/* I forgot where this came from:
　　"The word at low memory address 0040:0063 (or 0000:0463) contains the
　　I/O address of the CRTC which can be used to determine whether the video
　　system is colour or monochrome. A value of 3B4 hex indicates monochrome."
　　(I presume 3D4 hex means color; my Pentium system has that value at 0463.) */
　　g_crtc_base_adr = peekw(0x40, 0x63);
　　break;
　　case 3:
　　/* Dark Fiber's method, from the OS FAQ
　　[url=www.mega-tokyo.com/os]http://www.mega-tokyo.com/os[/url]
　　from MEMORY.LST of Ralf Brown's Interrupt List
　　0040:0010 is Installed Hardware word, b5:b4 indicate video hardware:
　　00 EGA,VGA,PGA, or other with on-board video BIOS
　　01 40x25 CGA color
　　10 80x25 CGA color
　　11 80x25 mono text
　　whoa, this won't work with DJGPP -- OK, I will make a slight change here
　　if((*(unsigned short *)0x410 &30) == 0x30) */
　　if((peekw(0x40, 0x10) &30) == 0x30)
　　g_crtc_base_adr = 0x3B4; /* mono */
　　else
　　g_crtc_base_adr = 0x3D4; /* color */
　　break;
　　default:
　　printf("didn't find 1, 2, or 3 on the command line, sorry/n");
　　return 1;
　　}
　　/* what've we got? */
　　if(g_crtc_base_adr <0x3C0)
　　printf("MONOCHROME emulation detected/n");
　　else
　　printf("color emulation detected/n");
　　return 0;
　　}

本文转自
http://www.cnblogs.com/huqingyu/archive/2005/02/17/105365.html