视频驱动程序

我们开发操作系统，必须能显示各种调试信息以及启动日志。

这样我们才能明白开发过程中出现了哪些错误

VGA (Video Graphics Array) 视频图形阵列

你可能在修电脑的时候听过这个名词，是电脑显示器的一种接口。 但是在本教程中，我们将其定义为一个640 * 480大小的显存区域，这块区域由 BIOS 提供给你， 其显存基址为 0xB8000

注意：UEFI 引导方式不存在这块区域，UEFI 的显存区域由BootService提供给你

编写 VGA 视频驱动程序

1. 准备工作

   #include <stdint.h> // 导入头文件
   
   uint32_t *video_bass = (uint32_t*) 0xB8000; //定义显存基础地址
   uint16_t cursor_x = 0, cursor_y = 0; // 光标位置
   uint8_t terminal_color = 7 | 0 << 4; //黑底白字
   
   static inline void outb(uint16_t port, uint8_t data) { //out 端口操作函数 (建议您放到 io.h 头文件中，io.h 专门用于 IO 端口操作)
    asm volatile("outb %b0, %w1" : : "a"(data), "Nd"(port));
   }

   • 关于0xB8000: 在 OS 代码中一般用 16 进制表示一些内存地址，这样代码展现比较直观好辨认，相比十进制或者二进制， 代码长度也会有所缩减

   关于进制的知识

2. 实现滚屏 光标位置设置

   static void scroll() { //滚屏代码实现
        uint8_t attributeByte = (0 << 4) | (15 & 0x0F);
        uint16_t blank = 0x20 | (attributeByte << 8);
        if (cursor_y >= 25) {
            int i;
            for (i = 0 * 80; i < 24 * 80; i++) terminal_buffer[i] = terminal_buffer[i + 80];
            for (i = 24 * 80; i < 25 * 80; i++) terminal_buffer[i] = blank;
            cursor_y = 24;
        }
   }
   void move_cursor() { //设置光标位置
        uint16_t cursorLocation = cursor_y * 80 + cursor_x;
        outb(0x3D4, 14);
        outb(0x3D5, cursorLocation >> 8);
        outb(0x3D4, 15);
        outb(0x3D5, cursorLocation);
   }

3. 实现 putchar

   void putchar(char c){
       uint8_t attributeByte = terminal_color; // 黑底白字
       uint16_t attribute = attributeByte << 8;
       uint16_t *location;
   
       if (c == 0x08 && cursor_x) { // 退格
           cursor_x--;
           location = terminal_buffer + (cursor_y * 80 + cursor_x);
           *location = ' ' | attribute;
       } else if (c == 0x09) {
          location = terminal_buffer + (cursor_y * 80 + cursor_x);
           *location = ' ' | attribute;
           cursor_x = (cursor_x + 8) & ~(8 - 1);
       } else if (c == '\r') { // 将光标设置到行首
           cursor_x = 0;
       } else if (c == '\n') { // 换行
           cursor_x = 0; // 光标回首
           cursor_y++; // 下一行
       } else if (c >= ' ' && c <= '~') {
           location = terminal_buffer + (cursor_y * 80 + cursor_x);
           *location = c | attribute;
           cursor_x++;
       }
   
       if (cursor_x >= 80) { // x轴输出溢出自动换行
           cursor_x = 0;
           cursor_y++;
       }
   
       scroll(); //滚屏
       move_cursor(); //设置光标位置
   }

4. 实现 writestring 函数，用于打印一行信息

   void vga_write(const char *data, size_t size) {
       for (size_t i = 0; i < size; i++)
           vga_putchar(data[i]);
   }
   
   void vga_writestring(const char *data) {
       vga_write(data, strlen(data));
   }

什么？你问我 printf 函数怎么实现？
我们推荐您使用 stb_sprintf 库

VBE (VESA BIOS EXTENSION) VESA BIOS 扩展

SVGA (Super VGA)
IBM 的 VGA 标准是显示卡发展史上的一块丰碑。 但后来无法满足人们的需要，于是市场上出现了 TVGA、S3 系列、 Cirrus Logic、ET 等为首的一批显示卡，提供了比 VGA 分辨率更高，颜色更丰富的显示模式， 又兼容 VGA 显示卡，它们被统称为 Super VGA（SVGA）。 为了统一各种 SVGA 显卡， 视频电子学标准协会 VESA（Video Electronics Standards Association） 提出了一组附加的 BIOS 功能调用借口——VBE（VESA BIOS EXTENSION）标准， 从而在软件接口层次上实现了各种 SVGA 显示卡之间的兼容性。 时至今日，所有的显示卡 OEM 厂商都提供了符合 VESA SUPER 标准的扩展 BIOS。 通过一组 INT 10H 中断调用（AH=4FH）， 可以方便地使用 VESA SVGA 的扩展功能而不必了解各种显示卡的硬件细节。

如何开启 VBE 模式

操作系统开发前期我们不是很建议您使用 VBE 模式， 以 LegacyBIOS 为例，我们刚进入引导一般都是 VGA 模式，这种显示模式的功能非常有限，只能打印字符和少许的颜色 而进入 VBE 高分辨率显示模式，我们可以自由绘画图形，可以显示的颜色升级为 RGB

一般情况下诸如 grub limine 这些引导程序会判断内核头给出的信息，以决定是否启用 vbe 高分辨率显示模式。
通常这些引导程序使用的引导规范会给出 vbe 显示模式的信息 (屏幕长/宽/位深/显存基址)

小贴士

如果您没有打算自己编写一整套适用于 VBE 的终端，plos-clan 社区提供了

• os_terminal 一款适用于自制操作系统的虚拟终端，支持绝大部分常用的 VT100 控制字符

GitHub - plos-clan/os_terminal

酌情下载发行版并当作静态库链接至您的内核即可