FAT12格式的引导区实现

时间 2019-12-11
标签 fat12 fat 格式引导实现繁體版
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org 07c00h


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jmp short START        
nop                ; 这个 nop 不可少

;这个结构将要被写在软盘的第一个扇区，至关于格式化软盘为FAT12格式
BS_OEMName    DB 'PAVKOOOO'    ; OEM String, 必须 8 个字节
BPB_BytsPerSec    DW 512        ; 每扇区512字节
BPB_SecPerClus    DB 1        ; 每簇1扇区   簇的定义是为了操做系统可以更加快速的去硬盘寻址，快速定位，而不仅是使用扇区号
BPB_RsvdSecCnt    DW 1        ; 引导区使用1个扇区，不能有其余值，由于BIOS启动以后就会去取软盘的第一个扇区全部数据到内存，而后将控制权交给这个引导区
BPB_NumFATs    DB 2        ; 共有2 FAT 表 ；FAT格式（12，16，32）几乎都是2个表，第二个表用来备份。因此内容和第一个表彻底同样
BPB_RootEntCnt    DW 224        ; 最多能存储224个文件？？不清楚为何是这个值
BPB_TotSec16    DW 2880        ; 逻辑扇区总数：FAT12的扇区个数=2个磁头*18个磁道*80个扇区 =2880
BPB_Media    DB 0xF0        ; 媒体描述符 ？？
BPB_FATSz16    DW 9        ; 每FAT扇9个
BPB_SecPerTrk    DW 18        ; 每磁道18个扇区
BPB_NumHeads    DW 2        ; 磁头数(面数)
BPB_HiddSec    DD 0        ; 隐藏扇区数
BPB_TotSec32    DD 0        ; 总扇区数，若是前面16位已经记录，这个就为0
BS_DrvNum    DB 0        ; 中断 13 的驱动器号
BS_Reserved1    DB 0        ; 未使用
BS_BootSig    DB 29h        ; 扩展引导标记 (29h)
BS_VolID    DD 0        ; 卷序列号
BS_VolLab    DB 'PAVKOOOOOOO'; 卷标, 必须 11 个字节
BS_FileSysType    DB 'FAT12   '    ; 文件系统类型, 必须 8个字节  

BaseofStack equ 07c00h
FileEntryBegin equ 19
CsOfLoader equ 010000h    ;在实模式下，将loader.bin加载的内存地址应该为 07c00h+引导程序（512=200h）=07e00h以后
ipofLoader equ 0100h      ;确保程序加载的内容在实模式寻址空间以内：1MB 
FileEntryCount equ 14     ;文件目录区所占用的扇区数
;=============引导程序开始执行====================
START:
xor eax,eax
mov ax,cs
mov ds,ax      ;数据段，视频段，附加段都指向当前段
mov ss,ax
mov sp,BaseofStack    ;栈顶ss:sp ==> 07C00h 也就是程序开始的位置 ，栈往低地址生长，这里没有作堆栈溢出检查

;复位软驱
xor ah,ah
xor dl,dl
int 13h
;在软盘中读取1个扇区到内存
;由于loader.bin存在于根目录区，根目录区在扇区号19（0---引导扇区，1～9---FAT表1，10～18---FAT表2），因此须要将19扇区加载到内存
;整个目录区占用了多少个扇区？ 224(个文件)*32(每一个文件占用32个字节)/512(每一个扇区512个字节) = 14 占用了14个扇区。
mov LoopSecNo,FileEntryBegin
BEGINREADSEC:
cmp LoopOfSec,0
jz NOLOADER
dec LoopOfSec
mov ax,CsOfLoader
mov es,ax
mov ax,ipofLoader
mov bx,ax     ;将数据读到es:bx指向的缓存中
mov ax,LoopSecNo
mov cl,1    ;只读1个扇区
call    ReadSector

;读完以后，内存里就有512字节的内容了，如今仍是寻找loader.bin
mov    si, LoaderFileName    ; ds:si -> "LOADER  BIN"
mov    di, ipofLoader
cld
mov    dx, 10h
    ;一个扇区512 / 32有16(10H)个目录项
BEGINLOOPFILENAME:    
    ;开始一个个项目的比较
    cmp    dx, 0
    jz NEXTSECTOR   ;到下一个扇区寻找，因此须要从新加载一个扇区    
    dec    dx
    
    ;11个字母的文件名                                            ; ┛就跳到下一个 Sector
    mov    cx, 11
    COMPARENAME:
        cmp    cx, 0
        jz FILEFOUND ;文件找到了
            dec    cx
            lodsb                ; ds:si -> al
            cmp    al, byte [es:di]
            jz NEXTCHAR 
            jmp NEXTFILE
        NEXTCHAR:
        inc di        
        jmp COMPARENAME
    NEXTFILE:
    and    di, 0FFE0h   loadsb会改变di，因此须要将di指定到文件条目的首地址
    add    di, 20h   ;每一个文件条目占有32个字符=20H
    jmp BEGINLOOPFILENAME    

NEXTSECTOR:
    add LoopSecNo,1
    jmp BEGINREADSEC

NOLOADER:
    jmp $    ;找不到的话，就卡死到这里
;若是文件找到了，就要把文件从数据区读取到内存
;目录区以后就是数据区，因此数据区的第一个扇区号是19+14=33！
FILEFOUND:
and    di, 0FFE0h        ; di -> 当前条目的开始
add    di, 01Ah ;01Ah = 26 也就是文件条目地址偏移26的位置：DRI_FSTCLUS

;文件所在的数据区扇区号为：dir.DIR_FileSize -2 + 33   ==> [es:di]
mov word ax,[es:di];
push ax   ;保存序号，getfatentry的时候须要使用
sub ax 2
add ax 33
LABEL_GOON_LOADING_FILE:
    mov cl,1
    ReadSec

    ;loader.bin可能大于512字节，就是说可能超过1个扇区（不能超过两个，由于如今在实模式，实模式的最大寻址为1M）
    ;因此须要读取fat表，查看是否还有其余的扇区

    pop ax
    call GetFATEntry
    cmp    ax, 0FFFh
        jz    FILELOADED
        ;读取下一个未完的扇区
        sub ax 2
        add ax 33        
        ;将数据读到es:bx指向的缓存中
        add    bx, [BPB_BytsPerSec]     ;    读取的内存指针也应该后移512个字节（1个扇区）
    jmp    LABEL_GOON_LOADING_FILE


FILELOADED:
; **********************
; 这一句正式跳转到已加载到内
; 存中的 LOADER.BIN 的开始处，
; 开始执行 LOADER.BIN 的代码。
; Boot Sector 的使命到此结束。
jmp    CsofLoader:ipofLoader    
; **********************

;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: GetFATEntry
;----------------------------------------------------------------------------
; 做用:
;    找到序号DRI_FSTCLUS为 ax 的 Sector 在 FAT 中的条目, 结果放在 ax 中
;    须要注意的是, 中间须要读 FAT 的扇区到 es:bx 处, 因此函数一开始保存了 es 和 bx

GetFATEntry:
    push    es
    push    bx
    push    ax
    mov    ax, CsOfLoader; `.
    sub    ax, 0100h    ;  | 在 BaseOfLoader 后面留出 4K 空间用于存放 FAT
    mov    es, ax        ; /
    pop    ax
    mov    byte [bOdd], 0
    mov    bx, 3
    mul    bx            ; dx:ax = ax * 3
    mov    bx, 2
    div    bx            ; dx:ax / 2  ==>  ax <- 商, dx <- 余数
    cmp    dx, 0
    jz    LABEL_EVEN
    mov    byte [bOdd], 1
LABEL_EVEN:;偶数
    ; 如今 ax 中是 FATEntry 在 FAT 中的偏移量,下面来
    ; 计算 FATEntry 在哪一个扇区中(FAT占用不止一个扇区)
    xor    dx, dx            
    mov    bx, [BPB_BytsPerSec]
    div    bx ; dx:ax / BPB_BytsPerSec
           ;  ax <- 商 (FATEntry 所在的扇区相对于 FAT 的扇区号)
           ;  dx <- 余数 (FATEntry 在扇区内的偏移)。
    push    dx
    mov    bx, 0 ; bx <- 0 因而, es:bx = (BaseOfLoader - 100):00
    add    ax, SectorNoOfFAT1 ; 此句以后的 ax 就是 FATEntry 所在的扇区号
    mov    cl, 2
    call    ReadSector ; 读取 FATEntry 所在的扇区, 一次读两个, 避免在边界
               ; 发生错误, 由于一个 FATEntry 可能跨越两个扇区
    pop    dx
    add    bx, dx
    mov    ax, [es:bx]
    cmp    byte [bOdd], 1
    jnz    LABEL_EVEN_2
    shr    ax, 4
LABEL_EVEN_2:
    and    ax, 0FFFh

LABEL_GET_FAT_ENRY_OK:

    pop    bx
    pop    es
ret


;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;如何函数使用INT 13读取软盘
;http://en.wikipedia.org/wiki/INT_13H
;传入扇区号到ax
;读取扇区数目到cl
;将数据读到es:bx指向的缓存中
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;在函数里面最好使用bp而不是使用SP
ReadSec:
push bp
    mov bp,sp
    sub sp,2
        mov bype [bp-2],cl
        push bx
            mov bl,[BPB_SecPerTrk]    
            div bl   ;扇区号/18; ah=余数,al=商
            inc ah   ;扇区号从0开始，因此须要加1
            mov cl,ah
            mov dh,al   ;al表示磁道号
            shr al,1    ;al / 2 的值为磁道号
            mov ch,al
            and dh,1    ;dh磁头号
            mov dl=[BS_DrvNum]
        pop bx
        ;int 13所须要的值都已经附了
        LoopWhenFeild:
            mov ah,2
            mov cl,[bp-2]
            int 13
        jc LoopWhenFeild
    add sp,2
pop bp
ret



;-.- -.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.--.-!
;变量定义区
LoaderFileName        db    "LOADER  BIN", 0    ; LOADER.BIN 之文件名
LoopOfSec dw FileEntryCount;
LoopSecNo dw 0;
bOdd            db    0        ; 奇数仍是偶数
;----------------------------------------------------------------------------

times     510-($-$$)    db    0    ; 填充剩下的空间，使生成的二进制代码刚好为512字节
dw     0xaa55                ; 结束标志