10 读取fat32 格式下的文件

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李延 LV6 2022-06-30

悬赏：20积分

# 1 目标

之前我们代码都是只有一个bootsect 文件, 而且有一下的问题

- 最大只有512字节。
- 每次修改都需要通过工具写入到硬盘。

前面我们已经学会了fat32文件格式与读取磁盘的逻辑。

那么我们完全就可以通过bootsect去加载我们虚拟硬盘里的某个文件去执行。

这样我们bootsect 代码就可以固定为加载文件，其他逻辑都可以完全交给文件里的代码执行，这样就不需要每次都都bootsect文件进行修改，我们代码改动只需要替换磁盘内的文件即可，方便我们之前操作。

所以之后我们bootsect的目标就可以修改为：

- 读取硬盘第一个分区根目录下的 init_os 文件。
- 执行init_os文件

# 2 准备工作

与第一章相同，我们创建一个虚拟硬盘，并初始化为fat32格式

![image-20220629153837934](https://www.lioyan.cn/data/image-20220629153837934.png)

![image-20220629153851303](https://www.lioyan.cn/data/image-20220629153851303.png)

这样我们就可以在我的电脑里直接看到我们刚创建的磁盘，之后我就可以把文件丢进来。

这里我们使用在第7章，页面打印时的代码。

```asm
   .code16
   .global _start
   .equ GRAPHICS_INDEX, 0x3d4      # original address of boot-sector
   .equ GRAPHICS_READ, 0x3d5      # original address of boot-sector

_start:
    movw $msg1,%bx
.print_loop:
    ## 传输打印的字符
    movw (%bx),%cx
    call put_char
    inc %bx
    ## 当字符位\0的时候跳出循环
    cmp $0,(%bx)
    jne .print_loop

load_cursor:
    pushw %bx
    pushw %dx

movw $GRAPHICS_INDEX,%dx
    movb $0x0e,%al
    out %al,%dx
    movw $GRAPHICS_READ,%dx
    in  %dx,%al
    mov %al,%ah

movw $GRAPHICS_INDEX,%dx
    movb $0x0f,%al
    out %al,%dx
    movw $GRAPHICS_READ,%dx
    in  %dx,%al

popw %dx
    popw %bx

ret

set_cursor:
    pushw %ax
    pushw %bx
    pushw %dx

movw %ax,%bx
    movw $GRAPHICS_INDEX,%dx
    movb $0x0e,%al
    out %al,%dx
    movw $GRAPHICS_READ,%dx
    movb %bh,%al
    out  %al,%dx
    mov %al,%ah

movw $GRAPHICS_INDEX,%dx
    movb $0x0f,%al
    out %al,%dx
    movw $GRAPHICS_READ,%dx
    movb %bl,%al
    out  %al,%dx

popw %dx
    popw %bx
    popw %ax
    ret

# 打印一个字符
# ax 光标位置 , cl 需要打印的字符
put_char:
    pushw %ax
    pushw %bp
    pushw %es
    call load_cursor
    movw %ax,%bp
    movw $0xb800,%ax
    movw %ax,%es
    shl $1,%bp
    movb %cl,%es:(%bp)
    shr $1,%bp
    inc %bp
    movw %bp,%ax
    call set_cursor

popw %es
    popw %bp
    popw %ax

ret

msg1:
    .string "hello word!!!!!!!!!!!\0"
```

我们将它重命名为ini_os.s并将它编译

```shell
as --32 -o init_os.o init_os.s
ld -m elf_i386 -o init_os init_os.o
objcopy -R .pdr -R .comment -R.note -S -O binary init_os
```

这样我们就得到了ini_os 文件。然后我们将它放到我们刚准备好的硬盘中

![image-20220629160123776](https://www.lioyan.cn/data/image-20220629160123776.png)

下面我们就进行编写bootsect 程序，加载并执行这个init_os文件，如果成功，我们就可以在屏幕上看到hello word!!!!!!!!!!! 打印

# 3 代码

```asm
   .code16
   .global _start
   .equ BOOTSEG, 0x07c0      # original address of boot-sector
   .equ INIT_OS, 0x0900      # init_os程序加载到0x09000内存处

_start:
    mov $BOOTSEG,%ax
    mov %ax,%ds

mov $INIT_OS,%ax
    mov %ax,%ss
    mov %ax,%es
    mov $0x9000,%sp  #堆栈在 0x9000处

# 找到mbr分区的第一个分区所在的扇区号
    movw %ds:(0x1c6),%si
    movw %ds:(0x1c8),%di

mov $0x0,%bx  # 读到9000+00处内存
    mov $1,%ax  # 读取1个扇区
    call read_hard_disk

# 找到文件分配表位置
# 文件分配表位置 =  隐藏扇区+保留扇区数

movzwl %es:(0x0e),%eax
    movl %es:(0x1c),%ebx
    addl %eax,%ebx
    push %ebx #将分配表先保存起来

# 找到根目录位置
    movl %es:(0x24),%eax
    movzbl %es:(0x10),%ecx
    imul %ecx,%eax
    addl %eax,%ebx

push %ebx #将分配表先保存起来

# 读取根目录
     movl %ebx,%esi
     movl %ebx,%edi  # 将16-32为的地址移到di上
     movl $0,%ebx
     shr  $16,%edi
     mov $1,%ax
     call read_hard_disk

# 以32个字节为单位，找到init_os
    movw $0,%ax # 记录第几个目录
.file_loop:

movw %ax,%si
    imul $32 ,%si # 乘以32，获取到当前文件描述符字节位置
    movw $INIT_OS_FIlE_NAME, %di  # 文件名

# 对比 bx 与cx
    movw $0,%dx #记录每个字符与文件名字符相等的字符
    movw $7,%cx # init_os的长度
.file_name_loop:
    push %ax
    push %cx
    movw %si,%bx
    movb %es:(%bx),%cl
    movw %di,%bx
    movb %ds:(%bx),%al
    cmp %cl,%al
    pop %cx
    pop %ax
    je .file_name_eq
    jmp .file_name_to_loop
.file_name_eq:
    inc %dx
.file_name_to_loop:
    inc %si
    inc %di
    loop .file_name_loop

cmp $7,%dx # 如果7个字都相等,跳转到.file_loop_ok
    je .file_loop_ok

inc %ax #否则就查询下一个文件名
    jmp .file_loop

# 找到文件，%ax 就是这个文件的索引
.file_loop_ok:
    imul $32 ,%ax
    movw %ax,%bx
    movl %es:0x1c(%bx),%edx #文件大小
    movzbl %es:0x1a(%bx),%ecx #第一个簇

# 计算在哪个扇区
    subl $2,%ecx
    imul $8,%ecx
    pop %ebx # 取出根目录位置
    add %ebx,%ecx

# 假设文件大小只有一个簇

movl %ecx,%esi
    movl %ecx,%edi  # 将16-32为的地址移到di上
    movl $0,%ebx
    shr  $16,%edi
    mov $8,%ax
    call read_hard_disk

# 将init_os 加载到0x9000 处，之后跳转到那里执行。
    mov $INIT_OS,%ax
    mov %ax,%ss
    mov %ax,%es
    mov %ax,%ds
    ljmp   $INIT_OS, $0

# si 读取扇区 第 16位
# di 读取扇区 高  16u 0位
# bx，es 存放的内存地址： %es:(%bx)
# ax 读取扇区大小
read_hard_disk:
     push %bx
     push %cx
     push %dx
     push %si
     push %ax
     movw $0x1f2 ,%dx
     out %al,%dx

inc %dx
     movw %si,%ax
     out %al,%dx

inc %dx
     movb %ah,%al
     out %al,%dx

inc %dx
     movw %di,%ax
     out %al,%dx

inc %dx
      movb $0xe0,%al  #LBA28模式，主盘
      or %ah,%al      #LBA地址27~24
      out %al,%dx

inc %dx
     movb $0x20,%al  # 读命令
     out %al,%dx

.waits:
    in %dx,%al
    and $0x88,%al
    cmp $0x08,%al
    jnz .waits
    pop %ax
    mov $256,%ecx
    imul %ax,%cx
    mov $0x01f0,%dx
    push %ax
.readw:
    in %dx,%ax
    movw %ax,%es:(%bx)
    add $2,%bx
    loop .readw

pop %ax
    pop %si
    pop %dx
    pop %cx
    pop %bx

ret

INIT_OS_FIlE_NAME:
    .string "INIT_OS"

.org 400

```

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