babyos （四）—— SVGA、VBE基础与切换到髙分辨率模式

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1.VGA

VGA（Video Graphics Array）即视频图形阵列，是IBM在1987年随PS/2机推出的。

VGA主要由七大块组成：图形控制器、显示存储器、定序器、CRT控制器、数据串行发生器、属性控制器和数模转换器DAC。

2.VBE

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）。
各种不同的SVGA之间的显示控制各不相同，带来软件兼容性问题，为此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。
Super VGA的扩充显示能力关键取决于对较大显示存储器的寻址能力。
各Super VGA 卡提供的分辨率远高于VGA，VESA VBE均赋予一个标准的16位模式号（实际上是9位，其他各位为标志位或留给以后扩充）。

3.VBE功能调用和返回值

VBE功能调用的共同点：
1）AH必须等于4FH，表明是VBE标准；
2）AL等于VBE功能号，0<= AL <= 0BH；
3）BL等于子功能号，也可以没有子功能；
4）调用INT 10H；
5）返回值

VBE返回值一般在AX中：
1）AL=4FH：支持该功能
2）AL!=4FH：不支持该功能；
3）AH=00H：调用成功；
4）AH=01H：调用失败；
5）AH=02H：当前硬件配置不支持该功能；
6）AH=03H：当前的显示模式不支持该功能；

4.VBE 功能

----------------------------------------------------------- 功能0x00：返回VBE信息 ------------------------------------------------------ 入口： AX 0x4F00 ES：DI 指向VBE信息块的指针 出口： AX VBE返回值 ------------------------------------------------------------ ----------------------------------------------------------- 功能0x01：返回VBE特定模式信息 ------------------------------------------------------ 入口： AX 0x4F01 CX 模式号 ES：DI 指向VBE特定模式信息块的指针 出口： AX VBE返回值 ------------------------------------------------------------ ----------------------------------------------------------- 功能0x02：设置VESA VBE 模式 ------------------------------------------------------ 入口： AX 0x4F02 BX 模式号 出口： AX VBE返回值 ------------------------------------------------------------ 当设置模式失败时，返回错误代码，一般返回AH=01H VESA 2.0以上增加了BX中D14，D15的位定义，完整定义如下： BX = 模式号 D0～D8：9位模式号 D9～D13：保留，必须为0 D14 = 0：使用普通的窗口页面缓存模式，用VBE功能05H切换显示页面 = 1：使用大的线性缓存区，其地址可从VBE功能01H的返回信息ModeInfo获得 D15 = 0：清除显示内存 = 1：不清除显示内存 ------------------------------------------------------------

5.示例

检查VBE可否使用、版本、模式0x103，并切换到模式0x103（800*600， 256色）：

# 本程序测试VBE（VESA BIOS EXTENSION）显示模式,然后切换到1024*768 256色模式， # 并通过软盘读取Baby OS 的简单LOGO，显示在屏幕上 # 2012-12-28 21:03 #  .section .text .global _start .code16 _start: jmp main #-------------------------------------------------------------- # 清屏函数： # 设置屏幕背景色，调色板的索引0指代的颜色为背景色 clear_screen: # 清屏函数 movb $0x06, %ah # 功能号0x06 movb $0, %al # 上卷全部行，即清屏 movb $0, %ch # 左上角行 movb $0, %ch # 左上角列 movb $24, %dh # 右下角行 movb $79, %dl # 右下角列 movb $0x07, %bh # 空白区域属性 int $0x10 ret #---------------------------------------------------------------- # 设置VGA 0x13显示模式函数 set_video_mode_0x13: movb $0, %ah # 功能号0x0 movb $MODE_0x13, %al # 显示模式 int $0x10 movw $0x13, video_mode movw $320, screen_x movw $200, screen_y movl $0xb8000, video_ram ret #---------------------------------------------------------------- # 设置VBE 0x103显示模式 # 因第一次写此类程序，只考虑了可读性，未考虑效率，比如al、ah分开赋值等 set_video_mode_vbe_0x103: # 确认VBE是否存在 movw $BUFFER_SEG, %ax movw %ax, %es movw %ax, %ds xorw %di, %di # 下面检查是否支持VBE及VBE版本 movb $0x4f, %ah # VBE标准 movb $0x00, %al # 功能号 int $0x10 cmp $0x004f, %ax # 若有VBE，AX应该为0x004f jne 1f movw 0x04(%di), %ax cmp $0x0200, %ax # 若VBE版本不是2.0以上，不能使用髙分辨率 jb 1f # 下面检查MODE_VBE_0x13的参数 movw $MODE_VBE_0x103, %cx movb $0x4f, %ah # 表明VBE标准 movb $0x01, %al # 子功能号 int $0x10 cmpb $0x00, %ah # 是否调用成功 jne 1f cmpb $0x4f, %al # 是否支持该模式 jne 1f cmpb $8, 0x19(%di) # 颜色是否占8bit jne 1f cmpb $4, 0x1b(%si) # 颜色的指定方法是否为4，即调色板方式 jne 1f movw (%di), %ax andw $0x0080, %ax jz 1f # AX第7个比特是否为1，该位表示线性帧缓存是否有效 # 下面设置模式 movw $MODE_VBE_0x103, %bx addw $0x4000, %bx # BX第14个比特表示是否使用大的线性缓存区，故置位 movb $0x4f, %ah # 表示使用VBE标准 movb $0x02, %al # 功能号，表示设置模式 int $0x10 # 下面记录切换到的模式的一些参数信息 movw $MODE_VBE_0x103, video_mode movw 0x12(%di), %ax movw %ax, screen_x movw 0x02(%di), %ax movw %ax, screen_y movl 0x28(%di), %eax movl %eax, video_ram movw $1, %ax ret 1: movw $0, %ax ret #---------------------------------------------------------------- # 设置背景颜色为深蓝色 set_screen_bk_color: movw $VIDEO_PALLETE_PORT, %dx movb $PA_INDEX_BACKGROUND, %al outb %al, %dx movw $COLOR_SELECTION_PORT, %dx movb $0, %al # 红 outb %al, %dx movb $0, %al # 绿 outb %al, %dx movb $18, %al # 蓝（亮度18/63） outb %al, %dx ret #---------------------------------------------------------------- # 通过写显存绘制一些像素点： # 首先设置调色板索引1处的颜色为白色 # 然后通过写显存的方式，向ES：DI写入数据（PA_INDEX_WHITE） draw_some_pixels: # 把索引1处的颜色改为白色（63，63，63） movw $VIDEO_PALLETE_PORT, %dx movb $PA_INDEX_WHITE, %al outb %al, %dx movw $COLOR_SELECTION_PORT, %dx movb $63, %al # 红 outb %al, %dx movb $63, %al # 绿 outb %al, %dx movb $63, %al # 蓝 outb %al, %dx # 设置ES的值 movw $VIDEO_SEG_GRAPHIC, %ax movw %ax, %es # 设置要显示的像素位置的显存地址（目的地址） movw $(800*5), %di # 从第五行像素开始开始 movb $PA_INDEX_WHITE, %al movw $800, %cx # 画800个连续像素即一条直线 draw_a_pixel: stosb #addl $799, %edi loop draw_a_pixel ret main: movw %cx, %ax movw %ax, %ds movw %ax, %es call clear_screen # 清屏 call set_video_mode_vbe_0x103 # 设置显示模式 cmpw $0, %ax jne 1f call set_video_mode_0x13 1: call set_screen_bk_color # 设置背景颜色 call draw_some_pixels # 绘制像素 1: jmp 1b # 常量定义： VIDEO_SEG_TEXT = 0x0e00 VIDEO_SEG_GRAPHIC = 0xa000 BUFFER_SEG = 0x800 VIDEO_PALLETE_PORT = 0x3c8 COLOR_SELECTION_PORT= 0x3c9 MODE_0x13 = 0x13 MODE_VBE_0x105 = 0x0105 MODE_VBE_0x103 = 0x0103 PA_INDEX_BACKGROUND = 0x0 PA_INDEX_WHITE = 0x1 video_mode: .short 0 screen_x: .short 0 screen_y: .short 0 video_ram: .long 0 .org 0x1fe, 0x90 .word 0xaa55