实模式中断处理例程未按预期工作

时间:2015-12-28 07:12:16

标签: assembly x86 virtualbox nasm interrupt-handling

我设法通过一个执行远程跳转到0x0090:0x0000的引导加载程序将一个小内核加载到内存中。当我从那里打印一个字符来测试它并且它正常工作时,内核被成功加载。

我想将中断0x08->0x0F0x70->0x77重新映射到中断0x20->0x2F,因此异常/保留中断不会重叠。到目前为止,我只是处理一个键盘按下并尝试将其打印到屏幕上。
我经过了很多次,由于某种原因,我只是不知道为什么但是当我按下时没有任何反应键。
键映射只是一个扫描码数组,符合其所谓的ASCII值。

如果这有任何帮助:我测试了运行循环并打印了一个字符然后HLT,并且一旦打印了2个字符,它就会被挂起。我确保启用中断 (我正在为引导加载程序加载4个扇区(从扇区2到扇区5),这就是为什么我填充它以使其大小为2048字节)。

顺便说一下,我的中断程序中没有CLI,因为它已经为我完成了,对吧?我记得读过这篇文章,但我不太确定。

BITS 16
ORG 0x0000

; Setup Segments ;
cli
cld
mov ax, cs
mov ds, ax              ; this program was far-jumped to (0x0090:0x0000) so ds = cs = 0x0090
mov ax, VIDEO_ORIGIN
mov es, ax

; Remap PIC Interrupt Vector Offsets to 0x20 -> 0x35 ;
remapInterrupts:
    ; Send Initialization Command (expecting ICW4)
    mov al, 0x11
    out 0x20, al
    out 0xA0, al

    ; Remap Vector Offsets (ICW2)
    mov al, 0x20        ; Master IRQ lines mapped to 0x20 -> 0x27
    out 0x21, al
    mov al, 0x28        ; Slave IRQ lines mapped to 0x28 -> 0x2F
    out 0xA1, al

    ; Set Cascade Lines between Master and Slave PICs (ICW3)
    mov al, 0x04        ; 00000100 (line 2)
    out 0x21, al
    mov al, 0x02        ; 00000010 (line 2 in binary, cascade identity)
    out 0xA1, al

    ; Set 80x86 Mode (ICW4)
    mov al, 0x01
    out 0x21, al
    out 0xA1, al

    ; Set Masks
    mov al, 0xFD        ; 11111101 (keyboard)
    out 0x21, al
    mov al, 0xFF        ; 11111111
    out 0xA1, al

setInterrupts:
    push ds
    mov ax, 0x0000
    mov ds, ax
    mov [ds:0x84], word interrupt21     ; 0x84 = 0x21 * 4
    mov [ds:0x86], cs
    pop ds
    jmp start

    interrupt20:                ; Programmable Interval Timer
        ; NOT SUPPORTED, place holder
        push ax
        mov al, 0x20
        out 0x20, al
        pop ax
        iret
    interrupt21:                ; Keyboard
        push ax
        push bx
        in al, 0x60
        test al, 0x80           ; high-bit set = keyup = don't print
        jnz .finish
        movzx bx, al
        mov al, [keymap + bx]
        mov ah, 0x07
        stosw

        .finish:
        mov al, 0x20
        out 0x20, al

        pop bx
        pop ax
        iret
    interrupt22:                ; Slave Cascade
    interrupt23:                ; COM2 / COM4
    interrupt24:                ; COM1 / COM3
    interrupt25:                ; LPT2
    interrupt26:                ; Floppy controller
    interrupt27:                ; LPT1
        ; NOT SUPPORTED, place holder
        push ax
        mov al, 0x20
        out 0x20, al
        pop ax
        iret
    interrupt28:                ; RTC
    interrupt29:                ; Unassigned
    interrupt2A:                ; Unassigned
    interrupt2B:                ; Unassigned
    interrupt2C:                ; Mouse Controller
    interrupt2D:                ; Math Coprocessor
    interrupt2E:                ; Hard Disk Controller 1
    interrupt2F:                ; Hard Disk Controller 2
        ; NOT SUPPORTED, place holder
        push ax
        mov al, 0x20
        out 0xA0, al
        out 0x20, al
        pop ax
        iret

start:
    sti
    xor di, di
    jmp $

; --- CONSTANTS --- ;
VIDEO_ORIGIN EQU 0xB800

; --- DATA --- ;
drive db 0
keymap:
    db 00h, 1Bh, '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '0', '-', '=', 08h, 09h
    db 'Q', 'W', 'E', 'R', 'T', 'Y', 'U', 'I', 'O', 'P', '[', ']', 00h, 00h
    db 'A', 'S', 'D', 'F', 'G', 'H', 'J', 'K', 'L', ';', "'", '`', 00h, '\'
    db 'Z', 'X', 'C', 'V', 'B', 'N', 'M', ',', '.', '/', 00h, 00h, 00h, ' ', 00h,
    db 00h, 00h, 00h, 00h, 00h, 00h, 00h, 00h, 00h, 00h, 00h, 00h, 00h, 00h, 00h,
    db '-', 00h, 00h, 00h, '+', 00h, 00h, 00h, 00h, 00h

times 2048 - ($ - $$) db 0

1 个答案:

答案 0 :(得分:2)

必须开发实模式中断例程,就好像只知道 CS 寄存器一样(并清除中断标志)。当我们得到硬件中断时, CS:IP 通过中断向量设置。 CS 将是我们写入中断向量表的段。在你的情况下它是0x0090,因为你这样做(使用 DS = 0x0000)来更新中断向量表:

mov [ds:0x86], cs

由于我们无法在调用中断处理程序时依赖 DS ,我们可以将 DS 推送到堆栈,复制 CS DS 并通过 DS 访问我们的内存变量,然后恢复 DS 。或者,我们可以修改内存操作数,以便明确使用 CS 寄存器。我们可以修改中断处理程序,如下所示:

interrupt21:                ; Keyboard
    push ax
    push bx
    push di                 ; Save DI
    push es                 ; Save ES

    mov  ax, VIDEO_ORIGIN
    mov  es, ax             ; Set ES to video memory segment
    mov  di, [cs:videopos]  ; Get last videopos into DI
    in al, 0x60
    test al, 0x80           ; high-bit set = keyup = don't print
    jnz .finish
    xor bh, bh              ; set high byte of BX to zero
    mov bl, al              ; low byte of BX is scancode
    mov al, [cs:keymap + bx]; Reference keymap via CS segment (not DS)
    mov ah, 0x07
    cld                     ; Set the direction flag forward
    stosw
    mov [cs:videopos], di   ; Save current video position

.finish:
    mov al, 0x20
    out 0x20, al

    pop es                 ; Restore ES
    pop di                 ; Restore DI
    pop bx
    pop ax
    iret

我已经记录了我添加的行。但重要的是:

  • 我们无法保证 ES 符合我们的要求,因此我们需要将其明确设置为视频内存段。
  • 寄存器必须恢复到中断前的状态。我们将修改 ES 寄存器和 DI 寄存器,以便我们将它们保存在堆栈中(并在最后恢复它们)。
  • 我们不能依赖 DI 实际上是我们期望的值,所以我们必须在中断调用之间保存它的值,以便我们可以正确地前进到屏幕上的下一个单元格写作。
  • 已重写内存操作数以使用 CS 寄存器而不是 DS 寄存器。执行段覆盖可避免在中断处理程序中将 CS 复制到 DS 并保存/恢复 DS
  • 我们不能依赖方向旗是我们想要的。由于您在中断处理程序中使用 STOSW ,我们希望确保使用 CLD 清除它,以便它向前推进 DI
  • 我们可以简单地将 BX 寄存器的上半部分清零,而不是使用movzxmovzx仅适用于386个处理器。如果您使用386+,则可以保留该指令,但如果您打算以8086/8088/80188/80286为目标,那么您就无法使用它。

将您的开始例程修改为:

start:
    mov word [videopos], 0x0000 ; Initialize starting video position
    sti
.progloop:
    hlt
    jmp .progloop

如果使用jmp $进行紧密循环,某些模拟器不会总是进行屏幕刷新。更好的方法是使用 HLT 指令。当中断打开时,CPU将暂停处理器,直到发生下一个中断。当一个确实发生时,它将由中断处理程序提供服务,最终将落入下一条指令。在这种情况下,我们跳回来再次执行 HLT 等待下一个中断。

由于我们添加了一个新变量来跟踪我们写入的屏幕单元格,因此我们需要向您videopos段添加.data

; --- DATA --- ;
drive db 0
videopos dw 0

这些更改似乎适用于 Bochs QEMU VirtualBox 。如果这对您没有用,那么您可能没有将第二阶段(4个扇区值)正确加载到0x0090:0x0000?由于我无法看到您的第一阶段代码,因此我无法确定。