FAT32引导扇区代码
2005-10-19 08:29
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; FlyingDragon OS Boot Sector FOR FAT32
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; Author: Jack
; V0.01 2005-07-23 17:39
; V0.02 2005-08-07 09:29
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; Build : nasm -f bin FAT32.ASM -oFAT32.BIN
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; BIOS在启动中的角色:
; (1) BIOS装载引导驱动器上的0扇区(CHS = 0:0:1)内容到内存线性地址7C00H处；
; (2) BIOS检查所装载的扇区是否有启动标记(510、511字节分别为55H和AAH)；
; (3) CPU寄存器DL被设置为分配给引导驱动器的驱动器号，00H为软驱A，80H为硬盘C；
; (4) BIOS跳转到其装载的扇区中的代码(即7C00H处)，将控制权转交给引导代码。
;
; 引导代码应该初始化以下寄存器：
; (1) DS：某些BIOS设置其值为0，某些设置其为40H，它应该被设置为(7C00H-BOOT_ORG)/16；
; 其中，BOOT_ORG为引导代码的ORG值，该值通常为7C00H(这意味着DS应设置为0);
; (2) SS和SP(堆栈)：这两个寄存器的初始值依赖于BIOS；
; (3) CS个IP(通过JMP指令)：大多数的BIOS进入启动代码的地址为0000:7C00H，但是某些
; BIOS却跳转到07C0:0000H。由于短跳转和条件跳转是IP相关的，因此如果没有使用
; 远跳转或者绝对跳转，则不需要重置CS和IP；然而，DS仍旧必须是正确的值。
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; 常规内存( 0000 0000H - 000F FFFFH，即0-1MB )在系统启动时的使用情况
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; ---------------------------------
; | 0000 0000 - 0000 03FF | 1024B IDT read only
; |-------------------------------|
; | 0000 0400 - 0000 04FF | 256B BIOS Data Area , read only
; |-------------------------------|
; | 0000 0500 - 0000 7BFF |* 30464B Free Memory , read/write (29.75KB)
; |------------------------------ |
; | 0000 7C00 - 0000 7DFF | 512B Boot Sector , read/write
; |------------------------------ |
; | 0000 7E00 - 0000 7FFF | 512B Free Memory , read /write
; |------------------------------ |
; | 0000 8000 - 0009 FBFF | 607KB Free Memory , read / write( 32K - 639KB )
; |------------------------------ |
; | 0009 FC00 - 0009 FFFF |** 1KB EBDA extended BIOS data area
; |------------------------------ |
; | 000A 0000 - 000A FFFF | 64KB Video Memory
; |------------------------------ |
; | 000B 0000 - 000B 7FFF | 32KB Mono Video Text Memory
; |------------------------------ |
; | 000B 8000 - 000B FFFF | 32KB Color Video Text Memory
; |------------------------------ |
; | 000C 0000 - 000C 7FFF | 32KB Video BIOS , read only
; |------------------------------ |
; | 000C 8000 - 000E FFFF | 160KB Adapter ROM，read only
; |------------------------------ |
; | 000F 0000 - 000F FFFF | 64KB System BIOS, read only
; |------------------------------ |
; | 0010 0000 - 0010 FFEF |***64KB-16 High Memory Area,read/write ( 1MB开始处 )
; |------------------------------ |
; | 0010 FFF0 - | Free Extended Memory, read/write
; |------------------------------ |
;
; * 空闲内存实际并非从 0000 0500处开始，BIOS数据区实际上会利用从0000 0500开始的少量字节，例如
; 00000500处保存的是打印屏幕状态，当按下打印屏幕(PrintScreen)键时，低级键盘BIOS初始化打印屏
; 幕功能，键盘BIOS触发中断5打印屏幕处理程序。正因为BIOS数据区越过了256B的界限，因此DOS实际
; 上是从0000 0522开始装载的。为保险起见，可从0000 0600开始利用空闲内存。（1.5K - 31K 29.5KB)
;
; ** 有些机器上没有这段BIOS扩展数据区。
;
; *** 如果没有使用扩展高端内存区域程序（例如Emm386.exe)，则从0010 0000 (1MB )开始的内存都是可用的。
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BITS 16 ; 生成16位代码而不是32位代码
SECTION .TEXT ; 代码段
ORG 7C00H ; 指定程序被装入内存的起始位置
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; 宏和常量定义
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? EQU 0 ; NASM不支持DW ?这样的语法，可以使用这样的定义
; 模拟，以使代码的可读性更强
DATA_BUF_SEG EQU 0200H ; 用于读取根目录或文件内容的缓冲区(8K) 段地址
DATA_BUF_OFF EQU 2000H
STACK_ADDR EQU 7BD0H ; 堆栈栈顶(注意：堆栈大小约为20K)
OSLOADER_ADDR EQU 8000H ; FDOSLDR.BIN放入内存中的起始位置，这就意味着
; 装载程序及相关资源的尺寸不能超过608K
; 8000H - A000H (32K - 640K )
OSLOADER_SEG EQU 0800H ; 起始段地址
SECOND_SECTOR EQU 03H ; 第二个引导扇区的扇区号(第四个扇区)
SECOND_ADDR EQU 7E00H ; 第二个引导扇区的装载位置
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; 用堆栈保存若干中间变量( SS = 0 BP = 7C00H )
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FAT_START_SECTOR EQU 4 ; FAT表的起始扇区号 DWORD
ROOT_START_SECTOR EQU 8 ; 根目录的起始扇区号 DWORD
DATA_START_SECTOR EQU 12 ; 数据区起始扇区号 DWORD
FAT_ENTRY_SECTORS EQU 14 ; FAT表所占的扇区数 WORD
ROOT_ENTRY_SECTORS EQU 16 ; 根目录所占的扇区数 WORD
DIR_PER_SECTOR EQU 17 ; 每个扇区所容纳的目录 BYTE
DISK_EXT_SUPPORT EQU 18 ; 磁盘是否支持扩展BIOS BYTE
CURRENT_CLUSTER EQU 40 ; 当前正在处理的簇号 DWORD
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; 扩展磁盘服务所使用的地址包
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DAP_SECTOR_HIGH EQU 24 ; 起始扇区号的高32位 ( 每次调用需要重置 ) DWORD
DAP_SECTOR_LOW EQU 28 ; 起始扇区号的低32位 ( 每次调用需要重置 ) DWORD
DAP_BUFFER_SEG EQU 30 ; 缓冲区段地址 ( 每次调用需要重置 ) WORD
DAP_BUFFER_OFF EQU 32 ; 缓冲区偏移 ( 每次调用需要重置 ) WORD
DAP_RESERVED2 EQU 33 ; 保留字节
DAP_READ_SECTORS EQU 34 ; 要处理的扇区数(1 - 127 )
DAP_RESERVED1 EQU 35 ; 保留字节
DAP_PACKET_SIZE EQU 36 ; 包的大小为16字节
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;
; 目录项结构(每个结构为32字节)
;
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OFF_DIR_NAME EQU 0 ; 目录项的偏移 BYTE[11]
OFF_DIR_ATTRIBUTE EQU 11 ; 目录属性 BYTE
OFF_NT_RESERVED EQU 12 ; 保留属性 BYTE
OFF_CREATE_TIME_HUNDREDTH EQU 13 ; 创建时间 BYTE
OFF_CREATE_TIME EQU 14 ; 创建时间 WORD
OFF_CREATE_DATE EQU 16 ; 创建时间 WORD
OFF_LAST_ACCESS_DATE EQU 18 ; 上次访问时间 WORD
OFF_START_CLUSTER_HIGH EQU 20 ; 起始簇号高位 WORD
OFF_LAST_UPDATE_TIME EQU 22 ; 上次更新时间 WORD
OFF_LAST_UPDATE_DATE EQU 24 ; 上次更新时间 WORD
OFF_START_CLUSTER_LOW EQU 26 ; 起始簇号低位 WORD
OFF_FILE_SIZE EQU 28 ; 文件尺寸 DWORD
; 相关常量
DIR_NAME_DELETED EQU 0E5H ; 该项已经被删除
DIR_NAME_FREE EQU 00H ; 该项是空闲的(其后也是空闲的)
DIR_NAME_DOT EQU 2EH ; 特殊目录 . 或 ..
DIR_NAME_SPACE EQU 20H ; 不允许的字符
DIR_ENTRY_SIZE EQU 32 ; 每个目录项的尺寸，其结构如上所示
;文件属性
DIR_ATTR_READONLY EQU 01H ; 只读文件
DIR_ATTR_HIDDEN EQU 02H ; 隐藏文件
DIR_ATTR_SYSTEM EQU 04H ; 系统文件
DIR_ATTR_VOLUME EQU 08H ; 卷标号(只可能出现在根目录中)
DIR_ATTR_SUBDIR EQU 10H ; 子目录
DIR_ATTR_ARCHIVE EQU 20H ; 归档属性
DIR_ATTR_LONGNAME EQU 0FH ; 长文件名
DIR_ATTR_LONGNAME_MASK EQU 3FH ; 长文件名掩码
; 簇属性
CLUSTER_MASK EQU 0FFFFFFFH ; 簇号掩码(FAT32=>FAT28)
CLUSTER_FREE EQU 00000000H ; 簇是空闲的
CLUSTER_RESERVED EQU 00000001H ; 簇是保留的
CLUSTER_MIN_VALID EQU 00000002H ; 最小有效簇号
CLUSTER_MAX_VALID EQU 0FFFFFF6H ; 最大有效簇号
CLUSTER_BAD EQU 0FFFFFF7H ; 坏簇
CLUSTER_LAST EQU 0FFFFFF8H ;0xFFFFFFF8-0xFFFFFFFF表示文件的最后一个簇
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; 启动扇区(512字节)
;
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_ENTRY_POINT:
; 3字节的跳转指令
JMP SHORT _BOOT_CODE ; 跳转到真正的引导代码
NOP ; 空指令以保证字节数为3
; 8字节的OEMName
OEMName DB "FDOS1.00"
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; BPB( BIOS Parameter Block )
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BytesPerSector DW ? ; 每个扇区的字节数 (512 1024 2048 4096)
SectorsPerCluster DB ? ; 每个簇的扇区数 ( 1 2 4 8 16 32 64 128 )
; 两者相乘不能超过32K(簇最大大小)
ReservedSectors DW ? ; 从卷的第一个扇区开始的保留扇区数目；
; 该值不能为0，对于FAT12/FAT16，该值通常为1；
; 对于FAT32，典型值为32；
NumberOfFATs DB ? ; 卷上FAT数据结构的数目，该值通常应为2
RootEntries DW ? ; 对于FAT12/FAT16,该值表示32字节目录项的数目；
; 对于FAT32，该值必须为0；
NumberOfSectors16 DW ? ; 该卷上的扇区总数，该字段可以为0，如果该字段
; 为0，则NumberOfSectors32不能为0；对于FAT32，
; 该字段必须为0
MediaDescriptor DB ? ; 介质类型
SectorsPerFAT16 DW ? ; 该字段标识一个FAT结构占有的扇区数（FAT12/FAT16），
; 对于FAT32卷，该字段必须为0；
SectorsPerTrack DW ? ; 用于INT 0x13中断的每个磁道的扇区数
HeadsPerCylinder DW ? ; 用于INT 0x13中断的每个柱面的磁头数
HiddenSectors DD ? ; 包含该FAT卷的分区之前的隐藏扇区数
NumberOfSectors32 DD ? ; 该字段包含该卷上的所有扇区数目，对于FAT32，该字段
; 不为0；FAT12/FAT16可根据实际大小是否超过65536个扇
; 区数决定是否采用该字段；
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;
; EBPB ( Extended BIOS Parameter Block )
;
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SectorsPerFAT32 DD ? ; 对于FAT32，该字段包含一个FAT的大小，而SectorsPerFAT16
; 字段必须为0;
ExtFlags DW ? ; 标志
FSVersion DW ? ; 这是文件系统的版本，高字节为主版本，低字节为次版本；
RootDirectoryStart DD ? ; 根目录的起始簇号，通常为2；
FSInfoSector DW ? ; FSINFO结构在FAT32卷保留区域的扇区号
BackupBootSector DW ? ; 如果该字段不为0，则表示在保留区域保存的启动记录的扇区号
; 通常为6，不推荐其他值；
Reserved1 TIMES 12 DB ? ; 保留字段，格式化程序应将该字段清0
DriveNumber DB ? ; 用于INT 0x13的驱动器号，0x00为软盘，0x80为硬盘
NTReserved DB ? ; 保留字节（用于Windows NT，即NTFS），对于FAT文件
; 系统，应始终为0
BootSignature DB 29H ; 扩展引导标志（值为0x29）
VolumeId DD ? ; 卷的序列号
VolumeLabel times 11 DB ? ; 卷标号，该字段与根目录中的11字节卷标相同
; NASM目前尚不支持DUP语法
FileSystemType DB 'FAT32 ' ; 文件系统类型
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;
; 真正的启动代码从这开始( 偏移：0x3E )
; 其功能是搜索磁盘的根目录，查找FDOSLDR.BIN文件，将其读入内存并运行。
;
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_BOOT_CODE:
; 初始化相关寄存器及标志位
CLI ; 先关掉中断
CLD ; 方向为向前递增
XOR AX,AX ; AX = 0
MOV DS,AX ; 设置数据段寄存器 DS:SI
MOV ES,AX ; 设置附加段寄存器 ES:DI
MOV SS,AX ; 设置堆栈段寄存器
MOV BP,7C00H ; 设置基址寄存器
MOV SP,STACK_ADDR ; 设置堆栈栈顶
STI ; 允许中断
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; 保存启动的磁盘编号
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MOV [DriveNumber],DL; 该值由BIOS设置，如果是从USB启动，该值为0x80
; 即为第一个硬盘的编号，该值将用于后续的磁盘
; 读取调用
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; 准备FAT32文件系统常用的常数，以便后面的操作
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;
; [隐藏扇区][保留扇区][FAT][DATA]
;
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; 检查是否支持磁盘中断INT 13H的扩展
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MOV BYTE [BP - DISK_EXT_SUPPORT],00H ; 00H表示不支持磁盘扩展
MOV DL,[DriveNumber]
MOV AH,41H
MOV BX,055AAH
INT 13H
JC _NO_DISK_EXTENSION ; 如果失败，进位标志为1或者BX值不对( AA55 or 55AA )
; 设置磁盘支持扩展中断标志
MOV BYTE [BP - DISK_EXT_SUPPORT],01H ; 01H表示支持磁盘扩展
; 不支持磁盘扩展
_NO_DISK_EXTENSION:
; 检查是否为FAT32分区
; 对于FAT32分区，其根目录项为0
CMP WORD [RootEntries],0
JNZ NEAR _DISK_ERROR
; 检查保留扇区数(保留扇区必须大于等于4，我们将
; 第二个扇区的代码存在第四个扇区)
CMP WORD [ReservedSectors],4
JB NEAR _DISK_ERROR
; 检查每FAT扇区数
; SectorsPerFAT16 == 0
; SectorsPerFAT32 != 0
CMP WORD [SectorsPerFAT16],0
JNZ NEAR _DISK_ERROR
CMP DWORD[SectorsPerFAT32],0
JZ NEAR _DISK_ERROR
; 计算每个扇区包含的目录项 ( 512/32 = 16 = 10H )
MOV AX,WORD [BytesPerSector]
MOV CL,DIR_ENTRY_SIZE
DIV CL ; AH:AL = BytesPerSector / 32 ( AH = Remainder = 0 )
MOV BYTE [BP - DIR_PER_SECTOR],AL ; AL = DirEntriesPerSector
; FAT起始扇区
; FAT起始扇区 = Hidden+Reserved
MOV AX ,WORD [ReservedSectors]
CWD ; AX => DX : AX
ADD AX, WORD [HiddenSectors]
ADC DX, WORD [HiddenSectors+2]
MOV WORD[ BP - FAT_START_SECTOR ],AX
MOV WORD[ BP - FAT_START_SECTOR+2],DX
; FAT表所占的扇区数
; FAT_SECTORS = NumberOfFAT * SectorsPerFAT
XOR EAX,EAX
MOV AL, BYTE [NumberOfFATs] ; FAT的数目
MOV EBX,DWORD [SectorsPerFAT32]
MUL EBX ; 乘积放入 EDX:EAX
MOV DWORD [ BP - FAT_ENTRY_SECTORS ] , EAX
; 计算数据区起始扇区
ADD EAX ,DWORD[ BP - FAT_START_SECTOR ]
MOV DWORD [ BP - DATA_START_SECTOR ],EAX
;====================================================================
;
; 初始化DiskAddressPacket
; 使用时只需要修改字段：DATA_BUFFER_OFF DATA_BUFFER_SEG
; DAP_SECTOR_LOW DAP_SECTOR_HIGH
;
;====================================================================
MOV DWORD [BP - DAP_SECTOR_HIGH ],00H
MOV BYTE [BP - DAP_RESERVED1 ],00H
MOV BYTE [BP - DAP_RESERVED2 ],00H
MOV BYTE [BP - DAP_PACKET_SIZE ],10H
MOV BYTE [BP - DAP_READ_SECTORS],01H
MOV WORD [BP - DAP_BUFFER_SEG ],00H
MOV BYTE [BP - DAP_READ_SECTORS],01H ; 每次只读取一个扇区
; 装载第二个启动扇区
MOV WORD [BP - DAP_BUFFER_OFF ],SECOND_ADDR
MOV EAX , DWORD[HiddenSectors]
ADD EAX , SECOND_SECTOR
MOV DWORD [BP - DAP_SECTOR_LOW ],EAX
CALL ReadSector
; 下面开始查找根目录并且装载FDOSLDR.BIN
JMP _SEARCH_LOADER
;====================================================================
; 错误处理
;====================================================================
_MISSING_LOADER: ; 显示没有装载程序
MOV SI,MessageMissLoader
CALL ShowMessage
JMP _REBOOT
_DISK_ERROR: ; 显示磁盘错误信息
MOV SI,MessageDiskError
CALL ShowMessage
_REBOOT: ; 重启
MOV SI,MessageRestart
CALL ShowMessage
; 调用键盘中断，等待用户按键
MOV AH,00H
INT 16H
; 重启计算机
INT 19H
; 死循环
JMP $
;====================================================================
;
; 子过程
;
;====================================================================
;====================================================================
;
; 读取一个磁盘扇区
; 输入： 已经设置了DAP中相应的字段
; 限制： 不能读取超过一个簇的内容
;
;====================================================================
ReadSector:
PUSHA ; 保存寄存器
; 检查是否使用扩展方式
CMP BYTE [BP - DISK_EXT_SUPPORT],00H
JZ .NoDiskExtension
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; INT 13H AH = 42H 扩展磁盘调用
;====================================================================
; 每次读取一个扇区
MOV AH,42H ; 功能号
LEA SI ,[BP - DAP_PACKET_SIZE] ; 地址包地址
; 驱动器号
MOV DL ,[DriveNumber] ; 驱动器号
INT 13H
JC _DISK_ERROR ; 读取失败
JMP _READ_SECTOR_OK ; 读取成功
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;
; INT 13H
; AH = 2 柱面号：0 - 1023
; AL = 要读取的扇区数 磁头号：0 - 255
; CH = 柱面号低8位 扇区号：1 - 63
; CL = 柱面号高2位 : 6位扇区号
; DH = 磁头号
; DL = 驱动器号
;
; LBA = ( (cylinder * HeadsPerCylinder + heads ) * SectorsPerTrack ) + sector - 1
;
; Sector = LBA % SectorsPerTrack +1
; Head = ( LBA / SectorsPerTrack ) % HeadsPerCylinder
; Cylinder= ( LBA / SectorsPerTrack ) / HeadsPerCylinder
;
;====================================================================
.NoDiskExtension:
;====================================================================
; 首先需要将扇区号转换为CHS地址
;====================================================================
; 首先计算扇区号
MOV AX,WORD [ BP - DAP_SECTOR_LOW ]
MOV DX,WORD [ BP - DAP_SECTOR_LOW+2 ]
DIV WORD [SectorsPerTrack ] ; AX = LBA / SectorsPerTrack DX = LDA % SectorsPerTrack
MOV CX,DX
INC CX ; CL = Sector
AND CL,3FH ; 1-63
; 再计算磁头号和柱面号
XOR DX,DX ; DX:AX = LBA / SectorsPerTrack
DIV WORD [HeadsPerCylinder] ; DX = ( LBA/SectorsPerTrack ) % HeadsPerCylinder = Head
; AX = ( LBA/SectorsPerTrack ) / HeadsPerCylinder = Cylinder
MOV CH,AL ; 柱面号低8位
SHL AH,6
OR CL,AH ; CL = 柱面号高2位：6位扇区号
MOV DH,DL ; DL = 磁头号
; 准备读取磁盘
MOV AX,WORD[ BP - DAP_BUFFER_SEG ]
MOV ES,AX
MOV BX,WORD[ BP - DAP_BUFFER_OFF ]
MOV AX ,0201H ; 每次只读取一个扇区
; 驱动器号
MOV DL ,[DriveNumber] ; 驱动器号
INT 13H
JC _DISK_ERROR ; 读取失败
_READ_SECTOR_OK:
POPA ; 恢复寄存器
RET
;====================================================================
;
; 显示一个字符串
; 输入：
; DS:SI = 字符串的起始地址(以NULL结束)
;
;====================================================================
ShowMessage:
LODSB ; AL = DS:[SI] SI = SI+1
OR AL,AL ; 检测是否遇到NULL字符串
JZ _SHOW_END
MOV AH,0EH
MOV BX,07H
INT 10H
JMP ShowMessage
_SHOW_END:
RET
;====================================================================
; 数据区
;====================================================================
LoaderName db "FDOSLDR BIN" ; 第二阶段启动程序 FDOSLDR.BIN
MessageMissLoader db "NO FDOSLDR.BIN.",0DH,0AH,00H ; 没有找到装载程序
MessageDiskError db "Disk Error.",0DH,0AH,00 ; 磁盘错误消息
MessageRestart db "Press any key to restart." ,0DH,0AH,00 ; 提示重启消息
;====================================================================
; 扇区最后的标记字节(NASM不支持重复ORG)
;====================================================================
Padding TIMES 510-($-$$) db 00H
SectorSignature dw 0AA55H
;====================================================================
; 第二个扇区的代码(该代码位于分区的第四个扇区)
;====================================================================
;====================================================================
; 查找根目录，检查是否有 FDOSLDR.BIN文件
;====================================================================
_SEARCH_LOADER:
; 设置缓冲区
MOV WORD [ BP - DAP_BUFFER_OFF ], DATA_BUF_OFF ; 0000:1000H
; 根目录起始扇区号
MOV EAX,DWORD[RootDirectoryStart]
MOV DWORD[ BP - CURRENT_CLUSTER ],EAX
; 检查下一个簇
_NEXT_ROOT_CLUSTER:
; 根据簇号计算扇区号
DEC EAX
DEC EAX ; EAX = EAX - 2
XOR EBX,EBX
MOV BL, BYTE[ SectorsPerCluster]
MUL EBX
ADD EAX,DWORD[ BP- DATA_START_SECTOR]
MOV DWORD[ BP - DAP_SECTOR_LOW ], EAX
MOV DL,[SectorsPerCluster]
; 检查下一个扇区
_NEXT_ROOT_SECTOR:
; 依次读取每个根目录扇区，检查是否存在FDOSLDR.BIN文件
CALL ReadSector
; 检查该扇区内容
MOV DI,DATA_BUF_OFF
MOV BL,BYTE [ BP - DIR_PER_SECTOR]
; 检查每一个目录项
_NEXT_ROOT_ENTRY:
CMP BYTE [DI],DIR_NAME_FREE
JZ _MISSING_LOADER ; NO MORE DIR ENTRY
; 检查是否装载程序
PUSH DI ; 保存DI
MOV SI,LoaderName
MOV CX,11
REPE CMPSB
JCXZ _FOUND_LOADER ; 装载Loader并运行
; 是否还有下一个目录项(内层循环)
POP DI
ADD DI,DIR_ENTRY_SIZE
DEC BL
JNZ _NEXT_ROOT_ENTRY
; 检查是否还有下一个扇区可读(外层循环)
DEC DL
JZ _CHECK_NEXT_ROOT_CLUSTER
INC DWORD [ BP - DAP_SECTOR_LOW ] ; 增加扇区号
JMP _NEXT_ROOT_SECTOR
; 检查下一个簇
_CHECK_NEXT_ROOT_CLUSTER:
; 计算FAT所在的簇号和偏移
; FatOffset = ClusterNum*4
XOR EDX,EDX
MOV EAX,DWORD[BP - CURRENT_CLUSTER]
SHL EAX,2
XOR ECX,ECX
MOV CX,WORD [ BytesPerSector ]
DIV ECX ; EAX = Sector EDX = OFFSET
ADD EAX,DWORD [BP - FAT_START_SECTOR ]
MOV DWORD [ BP - DAP_SECTOR_LOW ], EAX
; 读取扇区
CALL ReadSector
; 检查下一个簇
MOV DI,DX
ADD DI,DATA_BUF_OFF
MOV EAX,DWORD[DI] ; EAX = 下一个要读的簇号
AND EAX,CLUSTER_MASK
MOV DWORD[ BP - CURRENT_CLUSTER ],EAX
CMP EAX,CLUSTER_LAST ; CX >= 0FFFFFF8H，则意味着没有更多的簇了
JB _NEXT_ROOT_CLUSTER
JMP _MISSING_LOADER
;====================================================================
; 装载FDOSLDR.BIN文件
;====================================================================
_FOUND_LOADER:
; 目录结构地址放在DI中
POP DI
XOR EAX,EAX
MOV AX,[DI+OFF_START_CLUSTER_HIGH] ; 起始簇号高32位
SHL AX,16
MOV AX,[DI+OFF_START_CLUSTER_LOW] ; 起始簇号低32位
MOV DWORD[ BP - CURRENT_CLUSTER ],EAX
MOV CX, OSLOADER_SEG ; CX = 缓冲区段地址
_NEXT_DATA_CLUSTER:
; 根据簇号计算扇区号
DEC EAX
DEC EAX ; EAX = EAX - 2
XOR EBX,EBX
MOV BL, BYTE[ SectorsPerCluster]
MUL EBX
ADD EAX,DWORD[ BP- DATA_START_SECTOR]
MOV DWORD[ BP - DAP_SECTOR_LOW ], EAX
MOV DL,[SectorsPerCluster]
; 设置缓冲区
MOV WORD [ BP - DAP_BUFFER_SEG ],CX
MOV WORD [ BP - DAP_BUFFER_OFF ],00H
; 每个簇需要读取的扇区数
MOV BL , BYTE [SectorsPerCluster]
_NEXT_DATA_SECTOR:
; 读取簇中的每个扇区(内层循环)
; 注意 : 通过检查文件大小，可以避免读取最后一个不满簇的所有大小
; 读取数据扇区
CALL ReadSector
; 更新地址，继续读取
MOV AX, WORD [BytesPerSector]
ADD WORD [BP - DAP_BUFFER_OFF],AX
INC DWORD [BP - DAP_SECTOR_LOW] ; 递增扇区号
DEC BL ; 内层循环计数
JNZ _NEXT_DATA_SECTOR
; 检查下一个簇
; 更新读取下一个簇的缓冲区地址
MOV CL,BYTE [ SectorsPerCluster ]
MOV AX ,WORD [BytesPerSector]
SHR AX ,4
MUL CL
ADD AX ,WORD [ BP - DAP_BUFFER_SEG ]
MOV CX,AX ; 保存下一个簇的缓冲区段地址
;====================================================================
;
; 检查是否还有下一个簇(读取FAT表的相关信息)
; LET N = 数据簇号
; THUS FAT_BYTES = N*4 (FAT32)
; FAT_SECTOR = FAT_BYTES / BytesPerSector
; FAT_OFFSET = FAT_BYTES % BytesPerSector
;
;====================================================================
; 计算FAT所在的簇号和偏移
MOV EAX,DWORD [BP - CURRENT_CLUSTER]
XOR EDX,EDX
SHL EAX,2
XOR EBX,EBX
MOV BX,WORD [ BytesPerSector ]
DIV EBX ; EAX = Sector EDX = Offset
; 设置缓冲区地址
ADD EAX,DWORD [BP - FAT_START_SECTOR ]
MOV DWORD [ BP - DAP_SECTOR_LOW ], EAX
MOV WORD [BP - DAP_BUFFER_SEG ], 00H
MOV WORD [BP - DAP_BUFFER_OFF ], DATA_BUF_OFF ; 0000:1000H
; 读取扇区
CALL ReadSector
; 检查下一个簇
MOV DI,DX
ADD DI,DATA_BUF_OFF
MOV EAX,DWORD[DI] ; EAX = 下一个要读的簇号
AND EAX,CLUSTER_MASK
MOV DWORD[ BP - CURRENT_CLUSTER ],EAX
CMP EAX,CLUSTER_LAST ; CX >= 0FFFFFF8H，则意味着没有更多的簇了
JB _NEXT_DATA_CLUSTER
;读取完毕
_RUN_LOADER:
; 运行FDOSLDR.BIN
MOV DL,[DriveNumber]
JMP 00:OSLOADER_ADDR
;====================================================================
; 调试例程
;====================================================================
%IFDEF DEBUG
;====================================================================
;====================================================================
;
; 显示一个字符
; 输入： AL = 待显示字符
;
;====================================================================
PrintChar:
PUSH BX
MOV AH,0EH
MOV BX,7
INT 10H
POP BX
RET
;====================================================================
%ENDIF ; DEBUG
;====================================================================
;====================================================================
; 扇区最后的标记字节(NASM不支持重复ORG)
;====================================================================
SecondPadding TIMES 1022-($-$$) db 00H
SecondSignature DW 0AA55H
;====================================================================
; 代码结束
;====================================================================
;
; FlyingDragon OS Boot Sector FOR FAT32
;
; Author: Jack
; V0.01 2005-07-23 17:39
; V0.02 2005-08-07 09:29
;
; Build : nasm -f bin FAT32.ASM -oFAT32.BIN
;
;====================================================================================
;
; BIOS在启动中的角色:
; (1) BIOS装载引导驱动器上的0扇区(CHS = 0:0:1)内容到内存线性地址7C00H处；
; (2) BIOS检查所装载的扇区是否有启动标记(510、511字节分别为55H和AAH)；
; (3) CPU寄存器DL被设置为分配给引导驱动器的驱动器号，00H为软驱A，80H为硬盘C；
; (4) BIOS跳转到其装载的扇区中的代码(即7C00H处)，将控制权转交给引导代码。
;
; 引导代码应该初始化以下寄存器：
; (1) DS：某些BIOS设置其值为0，某些设置其为40H，它应该被设置为(7C00H-BOOT_ORG)/16；
; 其中，BOOT_ORG为引导代码的ORG值，该值通常为7C00H(这意味着DS应设置为0);
; (2) SS和SP(堆栈)：这两个寄存器的初始值依赖于BIOS；
; (3) CS个IP(通过JMP指令)：大多数的BIOS进入启动代码的地址为0000:7C00H，但是某些
; BIOS却跳转到07C0:0000H。由于短跳转和条件跳转是IP相关的，因此如果没有使用
; 远跳转或者绝对跳转，则不需要重置CS和IP；然而，DS仍旧必须是正确的值。
;
;=====================================================================================
;
; 常规内存( 0000 0000H - 000F FFFFH，即0-1MB )在系统启动时的使用情况
;
;=====================================================================================
;
; ---------------------------------
; | 0000 0000 - 0000 03FF | 1024B IDT read only
; |-------------------------------|
; | 0000 0400 - 0000 04FF | 256B BIOS Data Area , read only
; |-------------------------------|
; | 0000 0500 - 0000 7BFF |* 30464B Free Memory , read/write (29.75KB)
; |------------------------------ |
; | 0000 7C00 - 0000 7DFF | 512B Boot Sector , read/write
; |------------------------------ |
; | 0000 7E00 - 0000 7FFF | 512B Free Memory , read /write
; |------------------------------ |
; | 0000 8000 - 0009 FBFF | 607KB Free Memory , read / write( 32K - 639KB )
; |------------------------------ |
; | 0009 FC00 - 0009 FFFF |** 1KB EBDA extended BIOS data area
; |------------------------------ |
; | 000A 0000 - 000A FFFF | 64KB Video Memory
; |------------------------------ |
; | 000B 0000 - 000B 7FFF | 32KB Mono Video Text Memory
; |------------------------------ |
; | 000B 8000 - 000B FFFF | 32KB Color Video Text Memory
; |------------------------------ |
; | 000C 0000 - 000C 7FFF | 32KB Video BIOS , read only
; |------------------------------ |
; | 000C 8000 - 000E FFFF | 160KB Adapter ROM，read only
; |------------------------------ |
; | 000F 0000 - 000F FFFF | 64KB System BIOS, read only
; |------------------------------ |
; | 0010 0000 - 0010 FFEF |***64KB-16 High Memory Area,read/write ( 1MB开始处 )
; |------------------------------ |
; | 0010 FFF0 - | Free Extended Memory, read/write
; |------------------------------ |
;
; * 空闲内存实际并非从 0000 0500处开始，BIOS数据区实际上会利用从0000 0500开始的少量字节，例如
; 00000500处保存的是打印屏幕状态，当按下打印屏幕(PrintScreen)键时，低级键盘BIOS初始化打印屏
; 幕功能，键盘BIOS触发中断5打印屏幕处理程序。正因为BIOS数据区越过了256B的界限，因此DOS实际
; 上是从0000 0522开始装载的。为保险起见，可从0000 0600开始利用空闲内存。（1.5K - 31K 29.5KB)
;
; ** 有些机器上没有这段BIOS扩展数据区。
;
; *** 如果没有使用扩展高端内存区域程序（例如Emm386.exe)，则从0010 0000 (1MB )开始的内存都是可用的。
;
;
;=====================================================================================
;
BITS 16 ; 生成16位代码而不是32位代码
SECTION .TEXT ; 代码段
ORG 7C00H ; 指定程序被装入内存的起始位置
;====================================================================
;
; 宏和常量定义
;
;====================================================================
? EQU 0 ; NASM不支持DW ?这样的语法，可以使用这样的定义
; 模拟，以使代码的可读性更强
DATA_BUF_SEG EQU 0200H ; 用于读取根目录或文件内容的缓冲区(8K) 段地址
DATA_BUF_OFF EQU 2000H
STACK_ADDR EQU 7BD0H ; 堆栈栈顶(注意：堆栈大小约为20K)
OSLOADER_ADDR EQU 8000H ; FDOSLDR.BIN放入内存中的起始位置，这就意味着
; 装载程序及相关资源的尺寸不能超过608K
; 8000H - A000H (32K - 640K )
OSLOADER_SEG EQU 0800H ; 起始段地址
SECOND_SECTOR EQU 03H ; 第二个引导扇区的扇区号(第四个扇区)
SECOND_ADDR EQU 7E00H ; 第二个引导扇区的装载位置
;====================================================================
; 用堆栈保存若干中间变量( SS = 0 BP = 7C00H )
;====================================================================
FAT_START_SECTOR EQU 4 ; FAT表的起始扇区号 DWORD
ROOT_START_SECTOR EQU 8 ; 根目录的起始扇区号 DWORD
DATA_START_SECTOR EQU 12 ; 数据区起始扇区号 DWORD
FAT_ENTRY_SECTORS EQU 14 ; FAT表所占的扇区数 WORD
ROOT_ENTRY_SECTORS EQU 16 ; 根目录所占的扇区数 WORD
DIR_PER_SECTOR EQU 17 ; 每个扇区所容纳的目录 BYTE
DISK_EXT_SUPPORT EQU 18 ; 磁盘是否支持扩展BIOS BYTE
CURRENT_CLUSTER EQU 40 ; 当前正在处理的簇号 DWORD
;====================================================================
; 扩展磁盘服务所使用的地址包
;====================================================================
DAP_SECTOR_HIGH EQU 24 ; 起始扇区号的高32位 ( 每次调用需要重置 ) DWORD
DAP_SECTOR_LOW EQU 28 ; 起始扇区号的低32位 ( 每次调用需要重置 ) DWORD
DAP_BUFFER_SEG EQU 30 ; 缓冲区段地址 ( 每次调用需要重置 ) WORD
DAP_BUFFER_OFF EQU 32 ; 缓冲区偏移 ( 每次调用需要重置 ) WORD
DAP_RESERVED2 EQU 33 ; 保留字节
DAP_READ_SECTORS EQU 34 ; 要处理的扇区数(1 - 127 )
DAP_RESERVED1 EQU 35 ; 保留字节
DAP_PACKET_SIZE EQU 36 ; 包的大小为16字节
;====================================================================
;
; 目录项结构(每个结构为32字节)
;
;====================================================================
OFF_DIR_NAME EQU 0 ; 目录项的偏移 BYTE[11]
OFF_DIR_ATTRIBUTE EQU 11 ; 目录属性 BYTE
OFF_NT_RESERVED EQU 12 ; 保留属性 BYTE
OFF_CREATE_TIME_HUNDREDTH EQU 13 ; 创建时间 BYTE
OFF_CREATE_TIME EQU 14 ; 创建时间 WORD
OFF_CREATE_DATE EQU 16 ; 创建时间 WORD
OFF_LAST_ACCESS_DATE EQU 18 ; 上次访问时间 WORD
OFF_START_CLUSTER_HIGH EQU 20 ; 起始簇号高位 WORD
OFF_LAST_UPDATE_TIME EQU 22 ; 上次更新时间 WORD
OFF_LAST_UPDATE_DATE EQU 24 ; 上次更新时间 WORD
OFF_START_CLUSTER_LOW EQU 26 ; 起始簇号低位 WORD
OFF_FILE_SIZE EQU 28 ; 文件尺寸 DWORD
; 相关常量
DIR_NAME_DELETED EQU 0E5H ; 该项已经被删除
DIR_NAME_FREE EQU 00H ; 该项是空闲的(其后也是空闲的)
DIR_NAME_DOT EQU 2EH ; 特殊目录 . 或 ..
DIR_NAME_SPACE EQU 20H ; 不允许的字符
DIR_ENTRY_SIZE EQU 32 ; 每个目录项的尺寸，其结构如上所示
;文件属性
DIR_ATTR_READONLY EQU 01H ; 只读文件
DIR_ATTR_HIDDEN EQU 02H ; 隐藏文件
DIR_ATTR_SYSTEM EQU 04H ; 系统文件
DIR_ATTR_VOLUME EQU 08H ; 卷标号(只可能出现在根目录中)
DIR_ATTR_SUBDIR EQU 10H ; 子目录
DIR_ATTR_ARCHIVE EQU 20H ; 归档属性
DIR_ATTR_LONGNAME EQU 0FH ; 长文件名
DIR_ATTR_LONGNAME_MASK EQU 3FH ; 长文件名掩码
; 簇属性
CLUSTER_MASK EQU 0FFFFFFFH ; 簇号掩码(FAT32=>FAT28)
CLUSTER_FREE EQU 00000000H ; 簇是空闲的
CLUSTER_RESERVED EQU 00000001H ; 簇是保留的
CLUSTER_MIN_VALID EQU 00000002H ; 最小有效簇号
CLUSTER_MAX_VALID EQU 0FFFFFF6H ; 最大有效簇号
CLUSTER_BAD EQU 0FFFFFF7H ; 坏簇
CLUSTER_LAST EQU 0FFFFFF8H ;0xFFFFFFF8-0xFFFFFFFF表示文件的最后一个簇
;====================================================================
;
; 启动扇区(512字节)
;
;====================================================================
_ENTRY_POINT:
; 3字节的跳转指令
JMP SHORT _BOOT_CODE ; 跳转到真正的引导代码
NOP ; 空指令以保证字节数为3
; 8字节的OEMName
OEMName DB "FDOS1.00"
;====================================================================
;
; BPB( BIOS Parameter Block )
;
;====================================================================
BytesPerSector DW ? ; 每个扇区的字节数 (512 1024 2048 4096)
SectorsPerCluster DB ? ; 每个簇的扇区数 ( 1 2 4 8 16 32 64 128 )
; 两者相乘不能超过32K(簇最大大小)
ReservedSectors DW ? ; 从卷的第一个扇区开始的保留扇区数目；
; 该值不能为0，对于FAT12/FAT16，该值通常为1；
; 对于FAT32，典型值为32；
NumberOfFATs DB ? ; 卷上FAT数据结构的数目，该值通常应为2
RootEntries DW ? ; 对于FAT12/FAT16,该值表示32字节目录项的数目；
; 对于FAT32，该值必须为0；
NumberOfSectors16 DW ? ; 该卷上的扇区总数，该字段可以为0，如果该字段
; 为0，则NumberOfSectors32不能为0；对于FAT32，
; 该字段必须为0
MediaDescriptor DB ? ; 介质类型
SectorsPerFAT16 DW ? ; 该字段标识一个FAT结构占有的扇区数（FAT12/FAT16），
; 对于FAT32卷，该字段必须为0；
SectorsPerTrack DW ? ; 用于INT 0x13中断的每个磁道的扇区数
HeadsPerCylinder DW ? ; 用于INT 0x13中断的每个柱面的磁头数
HiddenSectors DD ? ; 包含该FAT卷的分区之前的隐藏扇区数
NumberOfSectors32 DD ? ; 该字段包含该卷上的所有扇区数目，对于FAT32，该字段
; 不为0；FAT12/FAT16可根据实际大小是否超过65536个扇
; 区数决定是否采用该字段；
;====================================================================
;
; EBPB ( Extended BIOS Parameter Block )
;
;====================================================================
SectorsPerFAT32 DD ? ; 对于FAT32，该字段包含一个FAT的大小，而SectorsPerFAT16
; 字段必须为0;
ExtFlags DW ? ; 标志
FSVersion DW ? ; 这是文件系统的版本，高字节为主版本，低字节为次版本；
RootDirectoryStart DD ? ; 根目录的起始簇号，通常为2；
FSInfoSector DW ? ; FSINFO结构在FAT32卷保留区域的扇区号
BackupBootSector DW ? ; 如果该字段不为0，则表示在保留区域保存的启动记录的扇区号
; 通常为6，不推荐其他值；
Reserved1 TIMES 12 DB ? ; 保留字段，格式化程序应将该字段清0
DriveNumber DB ? ; 用于INT 0x13的驱动器号，0x00为软盘，0x80为硬盘
NTReserved DB ? ; 保留字节（用于Windows NT，即NTFS），对于FAT文件
; 系统，应始终为0
BootSignature DB 29H ; 扩展引导标志（值为0x29）
VolumeId DD ? ; 卷的序列号
VolumeLabel times 11 DB ? ; 卷标号，该字段与根目录中的11字节卷标相同
; NASM目前尚不支持DUP语法
FileSystemType DB 'FAT32 ' ; 文件系统类型
;====================================================================
;
; 真正的启动代码从这开始( 偏移：0x3E )
; 其功能是搜索磁盘的根目录，查找FDOSLDR.BIN文件，将其读入内存并运行。
;
;====================================================================
_BOOT_CODE:
; 初始化相关寄存器及标志位
CLI ; 先关掉中断
CLD ; 方向为向前递增
XOR AX,AX ; AX = 0
MOV DS,AX ; 设置数据段寄存器 DS:SI
MOV ES,AX ; 设置附加段寄存器 ES:DI
MOV SS,AX ; 设置堆栈段寄存器
MOV BP,7C00H ; 设置基址寄存器
MOV SP,STACK_ADDR ; 设置堆栈栈顶
STI ; 允许中断
;====================================================================
; 保存启动的磁盘编号
;====================================================================
MOV [DriveNumber],DL; 该值由BIOS设置，如果是从USB启动，该值为0x80
; 即为第一个硬盘的编号，该值将用于后续的磁盘
; 读取调用
;====================================================================
; 准备FAT32文件系统常用的常数，以便后面的操作
;====================================================================
;
; [隐藏扇区][保留扇区][FAT][DATA]
;
;====================================================================
;====================================================================
; 检查是否支持磁盘中断INT 13H的扩展
;====================================================================
MOV BYTE [BP - DISK_EXT_SUPPORT],00H ; 00H表示不支持磁盘扩展
MOV DL,[DriveNumber]
MOV AH,41H
MOV BX,055AAH
INT 13H
JC _NO_DISK_EXTENSION ; 如果失败，进位标志为1或者BX值不对( AA55 or 55AA )
; 设置磁盘支持扩展中断标志
MOV BYTE [BP - DISK_EXT_SUPPORT],01H ; 01H表示支持磁盘扩展
; 不支持磁盘扩展
_NO_DISK_EXTENSION:
; 检查是否为FAT32分区
; 对于FAT32分区，其根目录项为0
CMP WORD [RootEntries],0
JNZ NEAR _DISK_ERROR
; 检查保留扇区数(保留扇区必须大于等于4，我们将
; 第二个扇区的代码存在第四个扇区)
CMP WORD [ReservedSectors],4
JB NEAR _DISK_ERROR
; 检查每FAT扇区数
; SectorsPerFAT16 == 0
; SectorsPerFAT32 != 0
CMP WORD [SectorsPerFAT16],0
JNZ NEAR _DISK_ERROR
CMP DWORD[SectorsPerFAT32],0
JZ NEAR _DISK_ERROR
; 计算每个扇区包含的目录项 ( 512/32 = 16 = 10H )
MOV AX,WORD [BytesPerSector]
MOV CL,DIR_ENTRY_SIZE
DIV CL ; AH:AL = BytesPerSector / 32 ( AH = Remainder = 0 )
MOV BYTE [BP - DIR_PER_SECTOR],AL ; AL = DirEntriesPerSector
; FAT起始扇区
; FAT起始扇区 = Hidden+Reserved
MOV AX ,WORD [ReservedSectors]
CWD ; AX => DX : AX
ADD AX, WORD [HiddenSectors]
ADC DX, WORD [HiddenSectors+2]
MOV WORD[ BP - FAT_START_SECTOR ],AX
MOV WORD[ BP - FAT_START_SECTOR+2],DX
; FAT表所占的扇区数
; FAT_SECTORS = NumberOfFAT * SectorsPerFAT
XOR EAX,EAX
MOV AL, BYTE [NumberOfFATs] ; FAT的数目
MOV EBX,DWORD [SectorsPerFAT32]
MUL EBX ; 乘积放入 EDX:EAX
MOV DWORD [ BP - FAT_ENTRY_SECTORS ] , EAX
; 计算数据区起始扇区
ADD EAX ,DWORD[ BP - FAT_START_SECTOR ]
MOV DWORD [ BP - DATA_START_SECTOR ],EAX
;====================================================================
;
; 初始化DiskAddressPacket
; 使用时只需要修改字段：DATA_BUFFER_OFF DATA_BUFFER_SEG
; DAP_SECTOR_LOW DAP_SECTOR_HIGH
;
;====================================================================
MOV DWORD [BP - DAP_SECTOR_HIGH ],00H
MOV BYTE [BP - DAP_RESERVED1 ],00H
MOV BYTE [BP - DAP_RESERVED2 ],00H
MOV BYTE [BP - DAP_PACKET_SIZE ],10H
MOV BYTE [BP - DAP_READ_SECTORS],01H
MOV WORD [BP - DAP_BUFFER_SEG ],00H
MOV BYTE [BP - DAP_READ_SECTORS],01H ; 每次只读取一个扇区
; 装载第二个启动扇区
MOV WORD [BP - DAP_BUFFER_OFF ],SECOND_ADDR
MOV EAX , DWORD[HiddenSectors]
ADD EAX , SECOND_SECTOR
MOV DWORD [BP - DAP_SECTOR_LOW ],EAX
CALL ReadSector
; 下面开始查找根目录并且装载FDOSLDR.BIN
JMP _SEARCH_LOADER
;====================================================================
; 错误处理
;====================================================================
_MISSING_LOADER: ; 显示没有装载程序
MOV SI,MessageMissLoader
CALL ShowMessage
JMP _REBOOT
_DISK_ERROR: ; 显示磁盘错误信息
MOV SI,MessageDiskError
CALL ShowMessage
_REBOOT: ; 重启
MOV SI,MessageRestart
CALL ShowMessage
; 调用键盘中断，等待用户按键
MOV AH,00H
INT 16H
; 重启计算机
INT 19H
; 死循环
JMP $
;====================================================================
;
; 子过程
;
;====================================================================
;====================================================================
;
; 读取一个磁盘扇区
; 输入： 已经设置了DAP中相应的字段
; 限制： 不能读取超过一个簇的内容
;
;====================================================================
ReadSector:
PUSHA ; 保存寄存器
; 检查是否使用扩展方式
CMP BYTE [BP - DISK_EXT_SUPPORT],00H
JZ .NoDiskExtension
;====================================================================
; INT 13H AH = 42H 扩展磁盘调用
;====================================================================
; 每次读取一个扇区
MOV AH,42H ; 功能号
LEA SI ,[BP - DAP_PACKET_SIZE] ; 地址包地址
; 驱动器号
MOV DL ,[DriveNumber] ; 驱动器号
INT 13H
JC _DISK_ERROR ; 读取失败
JMP _READ_SECTOR_OK ; 读取成功
;====================================================================
;
; INT 13H
; AH = 2 柱面号：0 - 1023
; AL = 要读取的扇区数 磁头号：0 - 255
; CH = 柱面号低8位 扇区号：1 - 63
; CL = 柱面号高2位 : 6位扇区号
; DH = 磁头号
; DL = 驱动器号
;
; LBA = ( (cylinder * HeadsPerCylinder + heads ) * SectorsPerTrack ) + sector - 1
;
; Sector = LBA % SectorsPerTrack +1
; Head = ( LBA / SectorsPerTrack ) % HeadsPerCylinder
; Cylinder= ( LBA / SectorsPerTrack ) / HeadsPerCylinder
;
;====================================================================
.NoDiskExtension:
;====================================================================
; 首先需要将扇区号转换为CHS地址
;====================================================================
; 首先计算扇区号
MOV AX,WORD [ BP - DAP_SECTOR_LOW ]
MOV DX,WORD [ BP - DAP_SECTOR_LOW+2 ]
DIV WORD [SectorsPerTrack ] ; AX = LBA / SectorsPerTrack DX = LDA % SectorsPerTrack
MOV CX,DX
INC CX ; CL = Sector
AND CL,3FH ; 1-63
; 再计算磁头号和柱面号
XOR DX,DX ; DX:AX = LBA / SectorsPerTrack
DIV WORD [HeadsPerCylinder] ; DX = ( LBA/SectorsPerTrack ) % HeadsPerCylinder = Head
; AX = ( LBA/SectorsPerTrack ) / HeadsPerCylinder = Cylinder
MOV CH,AL ; 柱面号低8位
SHL AH,6
OR CL,AH ; CL = 柱面号高2位：6位扇区号
MOV DH,DL ; DL = 磁头号
; 准备读取磁盘
MOV AX,WORD[ BP - DAP_BUFFER_SEG ]
MOV ES,AX
MOV BX,WORD[ BP - DAP_BUFFER_OFF ]
MOV AX ,0201H ; 每次只读取一个扇区
; 驱动器号
MOV DL ,[DriveNumber] ; 驱动器号
INT 13H
JC _DISK_ERROR ; 读取失败
_READ_SECTOR_OK:
POPA ; 恢复寄存器
RET
;====================================================================
;
; 显示一个字符串
; 输入：
; DS:SI = 字符串的起始地址(以NULL结束)
;
;====================================================================
ShowMessage:
LODSB ; AL = DS:[SI] SI = SI+1
OR AL,AL ; 检测是否遇到NULL字符串
JZ _SHOW_END
MOV AH,0EH
MOV BX,07H
INT 10H
JMP ShowMessage
_SHOW_END:
RET
;====================================================================
; 数据区
;====================================================================
LoaderName db "FDOSLDR BIN" ; 第二阶段启动程序 FDOSLDR.BIN
MessageMissLoader db "NO FDOSLDR.BIN.",0DH,0AH,00H ; 没有找到装载程序
MessageDiskError db "Disk Error.",0DH,0AH,00 ; 磁盘错误消息
MessageRestart db "Press any key to restart." ,0DH,0AH,00 ; 提示重启消息
;====================================================================
; 扇区最后的标记字节(NASM不支持重复ORG)
;====================================================================
Padding TIMES 510-($-$$) db 00H
SectorSignature dw 0AA55H
;====================================================================
; 第二个扇区的代码(该代码位于分区的第四个扇区)
;====================================================================
;====================================================================
; 查找根目录，检查是否有 FDOSLDR.BIN文件
;====================================================================
_SEARCH_LOADER:
; 设置缓冲区
MOV WORD [ BP - DAP_BUFFER_OFF ], DATA_BUF_OFF ; 0000:1000H
; 根目录起始扇区号
MOV EAX,DWORD[RootDirectoryStart]
MOV DWORD[ BP - CURRENT_CLUSTER ],EAX
; 检查下一个簇
_NEXT_ROOT_CLUSTER:
; 根据簇号计算扇区号
DEC EAX
DEC EAX ; EAX = EAX - 2
XOR EBX,EBX
MOV BL, BYTE[ SectorsPerCluster]
MUL EBX
ADD EAX,DWORD[ BP- DATA_START_SECTOR]
MOV DWORD[ BP - DAP_SECTOR_LOW ], EAX
MOV DL,[SectorsPerCluster]
; 检查下一个扇区
_NEXT_ROOT_SECTOR:
; 依次读取每个根目录扇区，检查是否存在FDOSLDR.BIN文件
CALL ReadSector
; 检查该扇区内容
MOV DI,DATA_BUF_OFF
MOV BL,BYTE [ BP - DIR_PER_SECTOR]
; 检查每一个目录项
_NEXT_ROOT_ENTRY:
CMP BYTE [DI],DIR_NAME_FREE
JZ _MISSING_LOADER ; NO MORE DIR ENTRY
; 检查是否装载程序
PUSH DI ; 保存DI
MOV SI,LoaderName
MOV CX,11
REPE CMPSB
JCXZ _FOUND_LOADER ; 装载Loader并运行
; 是否还有下一个目录项(内层循环)
POP DI
ADD DI,DIR_ENTRY_SIZE
DEC BL
JNZ _NEXT_ROOT_ENTRY
; 检查是否还有下一个扇区可读(外层循环)
DEC DL
JZ _CHECK_NEXT_ROOT_CLUSTER
INC DWORD [ BP - DAP_SECTOR_LOW ] ; 增加扇区号
JMP _NEXT_ROOT_SECTOR
; 检查下一个簇
_CHECK_NEXT_ROOT_CLUSTER:
; 计算FAT所在的簇号和偏移
; FatOffset = ClusterNum*4
XOR EDX,EDX
MOV EAX,DWORD[BP - CURRENT_CLUSTER]
SHL EAX,2
XOR ECX,ECX
MOV CX,WORD [ BytesPerSector ]
DIV ECX ; EAX = Sector EDX = OFFSET
ADD EAX,DWORD [BP - FAT_START_SECTOR ]
MOV DWORD [ BP - DAP_SECTOR_LOW ], EAX
; 读取扇区
CALL ReadSector
; 检查下一个簇
MOV DI,DX
ADD DI,DATA_BUF_OFF
MOV EAX,DWORD[DI] ; EAX = 下一个要读的簇号
AND EAX,CLUSTER_MASK
MOV DWORD[ BP - CURRENT_CLUSTER ],EAX
CMP EAX,CLUSTER_LAST ; CX >= 0FFFFFF8H，则意味着没有更多的簇了
JB _NEXT_ROOT_CLUSTER
JMP _MISSING_LOADER
;====================================================================
; 装载FDOSLDR.BIN文件
;====================================================================
_FOUND_LOADER:
; 目录结构地址放在DI中
POP DI
XOR EAX,EAX
MOV AX,[DI+OFF_START_CLUSTER_HIGH] ; 起始簇号高32位
SHL AX,16
MOV AX,[DI+OFF_START_CLUSTER_LOW] ; 起始簇号低32位
MOV DWORD[ BP - CURRENT_CLUSTER ],EAX
MOV CX, OSLOADER_SEG ; CX = 缓冲区段地址
_NEXT_DATA_CLUSTER:
; 根据簇号计算扇区号
DEC EAX
DEC EAX ; EAX = EAX - 2
XOR EBX,EBX
MOV BL, BYTE[ SectorsPerCluster]
MUL EBX
ADD EAX,DWORD[ BP- DATA_START_SECTOR]
MOV DWORD[ BP - DAP_SECTOR_LOW ], EAX
MOV DL,[SectorsPerCluster]
; 设置缓冲区
MOV WORD [ BP - DAP_BUFFER_SEG ],CX
MOV WORD [ BP - DAP_BUFFER_OFF ],00H
; 每个簇需要读取的扇区数
MOV BL , BYTE [SectorsPerCluster]
_NEXT_DATA_SECTOR:
; 读取簇中的每个扇区(内层循环)
; 注意 : 通过检查文件大小，可以避免读取最后一个不满簇的所有大小
; 读取数据扇区
CALL ReadSector
; 更新地址，继续读取
MOV AX, WORD [BytesPerSector]
ADD WORD [BP - DAP_BUFFER_OFF],AX
INC DWORD [BP - DAP_SECTOR_LOW] ; 递增扇区号
DEC BL ; 内层循环计数
JNZ _NEXT_DATA_SECTOR
; 检查下一个簇
; 更新读取下一个簇的缓冲区地址
MOV CL,BYTE [ SectorsPerCluster ]
MOV AX ,WORD [BytesPerSector]
SHR AX ,4
MUL CL
ADD AX ,WORD [ BP - DAP_BUFFER_SEG ]
MOV CX,AX ; 保存下一个簇的缓冲区段地址
;====================================================================
;
; 检查是否还有下一个簇(读取FAT表的相关信息)
; LET N = 数据簇号
; THUS FAT_BYTES = N*4 (FAT32)
; FAT_SECTOR = FAT_BYTES / BytesPerSector
; FAT_OFFSET = FAT_BYTES % BytesPerSector
;
;====================================================================
; 计算FAT所在的簇号和偏移
MOV EAX,DWORD [BP - CURRENT_CLUSTER]
XOR EDX,EDX
SHL EAX,2
XOR EBX,EBX
MOV BX,WORD [ BytesPerSector ]
DIV EBX ; EAX = Sector EDX = Offset
; 设置缓冲区地址
ADD EAX,DWORD [BP - FAT_START_SECTOR ]
MOV DWORD [ BP - DAP_SECTOR_LOW ], EAX
MOV WORD [BP - DAP_BUFFER_SEG ], 00H
MOV WORD [BP - DAP_BUFFER_OFF ], DATA_BUF_OFF ; 0000:1000H
; 读取扇区
CALL ReadSector
; 检查下一个簇
MOV DI,DX
ADD DI,DATA_BUF_OFF
MOV EAX,DWORD[DI] ; EAX = 下一个要读的簇号
AND EAX,CLUSTER_MASK
MOV DWORD[ BP - CURRENT_CLUSTER ],EAX
CMP EAX,CLUSTER_LAST ; CX >= 0FFFFFF8H，则意味着没有更多的簇了
JB _NEXT_DATA_CLUSTER
;读取完毕
_RUN_LOADER:
; 运行FDOSLDR.BIN
MOV DL,[DriveNumber]
JMP 00:OSLOADER_ADDR
;====================================================================
; 调试例程
;====================================================================
%IFDEF DEBUG
;====================================================================
;====================================================================
;
; 显示一个字符
; 输入： AL = 待显示字符
;
;====================================================================
PrintChar:
PUSH BX
MOV AH,0EH
MOV BX,7
INT 10H
POP BX
RET
;====================================================================
%ENDIF ; DEBUG
;====================================================================
;====================================================================
; 扇区最后的标记字节(NASM不支持重复ORG)
;====================================================================
SecondPadding TIMES 1022-($-$$) db 00H
SecondSignature DW 0AA55H
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; 代码结束
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