protected mode debugging
[bootcensus] / src / boot / boot2.s
index 86ee611..0f2bbf8 100644 (file)
+# pcboot - bootable PC demo/game kernel
+# Copyright (C) 2018  John Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
+# 
+# This program is free software: you can redistribute it and/or modify
+# it under the terms of the GNU General Public License as published by
+# the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
+# (at your option) any later version.
+# 
+# This program is distributed in the hope that it will be useful,
+# but WITHOUT ANY WARRANTY, without even the implied warranty of
+# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+# GNU General Public License for more details.
+# 
+# You should have received a copy of the GNU General Public License
+# along with this program.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
+
 # this is the second-stage boot loader
        .code16
        .section .boot2,"a"
 
-       .extern print_num
-       .extern ser_putchar
+       .set drive_number, 0x7bec
+       # reset floppy drive
+       xor %ax, %ax
+       movb drive_number, %dl
+       int $0x13
+
+       # load initial GDT/IDT
+       lgdt (gdt_lim)
+       lidt (idt_lim)
+       # enable protection
+       mov %cr0, %eax
+       or $1, %eax
+       mov %eax, %cr0
+       # inter-segment jump to set cs selector to segment 1
+       ljmp $0x8,$0f
+
+       .code32
+       # set all data selectors to segment 2
+0:     mov $0x10, %ax
+       mov %ax, %ds
+       mov %ax, %ss
+       mov %ax, %es
+       mov %ax, %gs
+       mov %ax, %fs
+
+       mov $0x18, %ax
+       ltr %ax
+
+       #movb $10, %al
+       #call ser_putchar
+
+       call clearscr
+
+       mov $hello, %esi
+       call putstr
+
+       # enable A20 line
+       call enable_a20
+
+       cli
+       hlt
+
+hello: .asciz "Switched to 32bit\n"
+
+       .align 4
+gdt_lim: .word 31
+gdt_base:.long gdt
+
+       .align 4
+idt_lim: .word 111
+idt_base:.long idt
+
+
+       .align 8
+gdt:   # 0: null segment
+       .long 0
+       .long 0
+       # 1: code - base:0, lim:4g, G:4k, 32bit, avl, pres|app, dpl:0, type:code/non-conf/rd
+       .long 0x0000ffff
+       .long 0x00cf9a00
+       # 2: data - base:0, lim:4g, G:4k, 32bit, avl, pres|app, dpl:0, type:data/rw
+       .long 0x0000ffff
+       .long 0x00cf9200
+       # 3: dummy TSS - base:tss, lim:103, type avail 32bit TSS, byte-granular
+       .short 103
+       .short tss
+       .short 0x8900
+       .short 0
+
+
+       .align 8
+idt:   .space 104
+       # trap gate 13: general protection fault
+       .short prot_fault
+       .short 0x8
+       # type: trap, present, default
+       .short 0x8f00
+       .short 0
+
+       .align 4
+tss:   .space 104
+
+gpf_msg: .asciz "GPF "
+
+prot_fault:
+       mov (%esp), %eax
+       shr $3, %eax
+       call print_num
+       mov $64, %al
+       call putchar
+       mov 4(%esp), %eax
+       call print_num
+       mov $10, %al
+       call putchar
+       hlt
+
+ena20_msg: .asciz "A20 line enabled\n"
+foo_msg: .asciz "Foo\n"
+
+enable_a20:
+       mov $foo_msg, %esi
+       call putstr
+       jmp .La20done
+
+       call test_a20
+       jnc .La20done
+       call enable_a20_kbd
+       call test_a20
+       jnc .La20done
+       call enable_a20_fast
+       call test_a20
+       jnc .La20done
+       # keep trying ... we can't do anything useful without A20 anyway
+       jmp enable_a20
+.La20done:
+       mov $ena20_msg, %esi
+       call putstr
+       ret
+
+       # CF = 1 if A20 test fails (not enabled)
+test_a20:
+       mov $0x07c000, %ebx
+       mov $0x17c000, %edx
+       movl $0xbaadf00d, (%ebx)
+       movl $0xaabbcc42, (%edx)
+       subl $0xbaadf00d, (%ebx)
+       ret
+
+ena20_fast_msg: .asciz "Attempting fast A20 enable\n"
+
+enable_a20_fast:
+       mov $ena20_fast_msg, %esi
+       call putstr
+
+       in $0x92, %al
+       or $2, %al
+       out %al, $0x92
+       ret
+
+       .set KBC_DATA_PORT, 0x60
+       .set KBC_CMD_PORT, 0x64
+       .set KBC_STATUS_PORT, 0x64
+       .set KBC_CMD_RD_OUTPORT, 0xd0
+       .set KBC_CMD_WR_OUTPORT, 0xd1
+
+       .set KBC_STAT_OUT_RDY, 0x01
+       .set KBC_STAT_IN_FULL, 0x02
+
+ena20_kbd_msg: .asciz "Attempting KBD A20 enable\n"
+
+       # enable A20 line through the keyboard controller
+enable_a20_kbd:
+       mov $ena20_kbd_msg, %esi
+       call putstr
+
+       call kbc_wait_write
+       mov $KBC_CMD_WR_OUTPORT, %al
+       out %al, $KBC_CMD_PORT
+       call kbc_wait_write
+       mov $0xdf, %al
+       out %al, $KBC_DATA_PORT
+       ret
+
+       # wait until the keyboard controller is ready to accept another byte
+kbc_wait_write:
+       in $KBC_STATUS_PORT, %al
+       and $KBC_STAT_IN_FULL, %al
+       jnz kbc_wait_write
+       ret
+
+       # better print routines, since we're not constrainted by the 512b of
+       # the boot sector.
+cursor_x: .long 0
+cursor_y: .long 0
+
+putchar:
+       pusha
+       call ser_putchar
+
+       cmp $10, %al
+       jnz 0f
+       call video_newline
+       jmp 1f
+
+0:     push %eax
+       mov cursor_y, %eax
+       mov $80, %ecx
+       mul %ecx
+       add cursor_x, %eax
+       mov %eax, %ebx
+       pop %eax
+
+       mov $0xb8000, %edx
+
+       # this looks retarded. in nasm: [ebx * 2 + edx]
+       mov %al, (%edx, %ebx, 2)
+       movb $7, 1(%edx, %ebx, 2)
+       incl cursor_x
+       cmpl $80, cursor_x
+       jnz 1f
+       call video_newline
+
+1:     popa
+       ret
+       
+       # expects string pointer in esi
+putstr:
+       mov (%esi), %al
+       cmp $0, %al
+       jz 0f
+       call putchar
+       inc %esi
+       jmp putstr
+0:     ret
+
+       # expects number in eax
+print_num:
+       # save registers
+       pusha
+
+       mov $numbuf + 16, %esi
+       movb $0, (%esi)
+       mov $10, %ebx
+.Lconvloop:
+       xor %edx, %edx
+       div %ebx
+       add $48, %dl
+       dec %esi
+       mov %dl, (%esi)
+       cmp $0, %eax
+       jnz .Lconvloop
+
+       call putstr
+
+       # restore regs
+       popa
+       ret
+
+
+video_newline:
+       movl $0, cursor_x
+       incl cursor_y
+       cmpl $25, cursor_y
+       jnz 0f
+       call scrollup
+       decl cursor_y
+0:     ret
+
+scrollup:
+       pusha
+       # move 80 * 24 lines from b8050 -> b8000
+       mov $0xb8000, %edi
+       mov $0xb8050, %esi
+       mov $480, %ecx
+       rep movsl
+       # clear last line (b8780)
+       mov $0xb8780, %edi
+       xor %eax, %eax
+       mov $20, %ecx
+       rep stosl
+       popa
+       ret
+
+clearscr:
+       mov $0xb8000, %edi
+       xor %eax, %eax
+       mov $500, %ecx
+       rep stosl
+       ret
+
+       .set UART_DATA, 0x3f8
+       .set UART_LSTAT, 0x3fd
+       .set LST_TREG_EMPTY, 0x20
+
+ser_putchar:
+       push %dx
+
+       cmp $10, %al
+       jnz 0f
+       push %ax
+       mov $13, %al
+       call ser_putchar
+       pop %ax
+
+0:     mov %al, %ah
+       # wait until the transmit register is empty
+       mov $UART_LSTAT, %dx
+.Lwait:        in %dx, %al
+       and $LST_TREG_EMPTY, %al
+       jz .Lwait
+       mov $UART_DATA, %dx
+       mov %ah, %al
+       out %al, %dx
+
+       pop %dx
+       ret
 
+
+       .code16
+logohack:
        mov $0x13, %ax
        int $0x10
 
        mov $0x3c8, %dx
        movb %cl, %al
        outb %al, %dx
-       #DBG
-       call print_num
-       mov $58, %al
-       call ser_putchar
-       mov $32, %al
-       call ser_putchar
-       xor %eax, %eax
-       ####
        inc %dx
        # red
        movb (%si), %al
        inc %si
        shr $2, %al
        outb %al, %dx
-       #DBG
-       call print_num
-       mov $32, %al
-       call ser_putchar
-       xor %eax, %eax
-       ####
        # green
        movb (%si), %al
        inc %si
        shr $2, %al
        outb %al, %dx
-       #DBG
-       call print_num
-       mov $32, %al
-       call ser_putchar
-       xor %eax, %eax
-       ####
        # blue
        movb (%si), %al
        inc %si
        shr $2, %al
        outb %al, %dx
-       #DBG
-       call print_num
-       mov $32, %al
-       call ser_putchar
-       mov $13, %al
-       call ser_putchar
-       mov $10, %al
-       call ser_putchar
-       xor %eax, %eax
-       ####
        add $1, %cl
        jnc 0b
 
        # copy pixels
        pushw $0xa000
        pop %es
-       xor %di, %di
        mov $logo_pix, %eax
        shr $4, %eax
-       mov %ax, %ds
-       xor %si, %si
-       mov $16000, %ecx
-       rep movsl
+       #mov %ax, %ds
+       mov %ax, %gs
+       #mov $16000, %ecx
+       #rep movsl
 
-       cli
-       hlt
+       mov $sintab, %eax
+       shr $4, %eax
+       mov %ax, %fs
+
+.Lframeloop:
+       xor %di, %di
+
+       movw $0, yval
+.Lyloop:
+       movw $0, xval
+.Lxloop:
+       # calc src scanline address -> bx
+       mov yval, %bx
+       shl $2, %bx
+       add frameno, %bx
+       xor %bh, %bh
+       mov %fs:(%bx), %cl
+       xor %ch, %ch
+       shr $5, %cx
+
+       mov yval, %ax
+       add %cx, %ax
+       # bounds check
+       cmp $200, %ax
+       jl 0f
+       mov $199, %ax
+
+0:     mov %ax, %bx
+       shl $8, %ax
+       shl $6, %bx
+       add %ax, %bx
+
+       # calc src x offset -> si
+       mov xval, %ax
+       shl $2, %ax
+       add frameno, %ax
+       xor %ah, %ah
+       mov %ax, %si
+       mov %fs:(%si), %cl
+       xor %ch, %ch
+       shr $5, %cx
+
+       mov xval, %ax
+       add %cx, %ax
+       # bounds check
+       cmp $320, %ax
+       jl 0f
+       mov $319, %ax
+
+0:     mov %ax, %si
+
+       mov %gs:(%bx, %si), %al
+
+       mov %al, %es:(%di)
+       inc %di
+
+       incw xval
+       cmpw $320, xval
+       jnz .Lxloop
+
+       incw yval
+       cmpw $200, yval
+       jnz .Lyloop
+
+       incw frameno
+
+       # wait vsync
+       mov $0x3da, %dx
+0:     in %dx, %al
+       and $8, %al
+       jnz 0b
+0:     in %dx, %al
+       and $8, %al
+       jz 0b
+       jmp .Lframeloop
+
+xval: .word 0
+yval: .word 0
+frameno: .word 0
+
+       # expects string pointer in ds:si
+ser_print_str:
+       pusha
+
+0:     mov (%si), %al
+       cmp $0, %al
+       jz .Lend
+       call ser_putchar
+       inc %si
+       jmp 0b
+
+.Lend: popa
+       ret
+
+
+
+numbuf: .space 16
 
 logo_pal:
        .incbin "logo.pal"
@@ -85,3 +462,261 @@ logo_pal:
        .align 16
 logo_pix:
        .incbin "logo.raw"
+
+sintab:
+       .byte 127
+       .byte 130
+       .byte 133
+       .byte 136
+       .byte 139
+       .byte 143
+       .byte 146
+       .byte 149
+       .byte 152
+       .byte 155
+       .byte 158
+       .byte 161
+       .byte 164
+       .byte 167
+       .byte 170
+       .byte 173
+       .byte 176
+       .byte 179
+       .byte 182
+       .byte 184
+       .byte 187
+       .byte 190
+       .byte 193
+       .byte 195
+       .byte 198
+       .byte 200
+       .byte 203
+       .byte 205
+       .byte 208
+       .byte 210
+       .byte 213
+       .byte 215
+       .byte 217
+       .byte 219
+       .byte 221
+       .byte 224
+       .byte 226
+       .byte 228
+       .byte 229
+       .byte 231
+       .byte 233
+       .byte 235
+       .byte 236
+       .byte 238
+       .byte 239
+       .byte 241
+       .byte 242
+       .byte 244
+       .byte 245
+       .byte 246
+       .byte 247
+       .byte 248
+       .byte 249
+       .byte 250
+       .byte 251
+       .byte 251
+       .byte 252
+       .byte 253
+       .byte 253
+       .byte 254
+       .byte 254
+       .byte 254
+       .byte 254
+       .byte 254
+       .byte 255
+       .byte 254
+       .byte 254
+       .byte 254
+       .byte 254
+       .byte 254
+       .byte 253
+       .byte 253
+       .byte 252
+       .byte 251
+       .byte 251
+       .byte 250
+       .byte 249
+       .byte 248
+       .byte 247
+       .byte 246
+       .byte 245
+       .byte 244
+       .byte 242
+       .byte 241
+       .byte 239
+       .byte 238
+       .byte 236
+       .byte 235
+       .byte 233
+       .byte 231
+       .byte 229
+       .byte 228
+       .byte 226
+       .byte 224
+       .byte 221
+       .byte 219
+       .byte 217
+       .byte 215
+       .byte 213
+       .byte 210
+       .byte 208
+       .byte 205
+       .byte 203
+       .byte 200
+       .byte 198
+       .byte 195
+       .byte 193
+       .byte 190
+       .byte 187
+       .byte 184
+       .byte 182
+       .byte 179
+       .byte 176
+       .byte 173
+       .byte 170
+       .byte 167
+       .byte 164
+       .byte 161
+       .byte 158
+       .byte 155
+       .byte 152
+       .byte 149
+       .byte 146
+       .byte 143
+       .byte 139
+       .byte 136
+       .byte 133
+       .byte 130
+       .byte 127
+       .byte 124
+       .byte 121
+       .byte 118
+       .byte 115
+       .byte 111
+       .byte 108
+       .byte 105
+       .byte 102
+       .byte 99
+       .byte 96
+       .byte 93
+       .byte 90
+       .byte 87
+       .byte 84
+       .byte 81
+       .byte 78
+       .byte 75
+       .byte 72
+       .byte 70
+       .byte 67
+       .byte 64
+       .byte 61
+       .byte 59
+       .byte 56
+       .byte 54
+       .byte 51
+       .byte 49
+       .byte 46
+       .byte 44
+       .byte 41
+       .byte 39
+       .byte 37
+       .byte 35
+       .byte 33
+       .byte 30
+       .byte 28
+       .byte 26
+       .byte 25
+       .byte 23
+       .byte 21
+       .byte 19
+       .byte 18
+       .byte 16
+       .byte 15
+       .byte 13
+       .byte 12
+       .byte 10
+       .byte 9
+       .byte 8
+       .byte 7
+       .byte 6
+       .byte 5
+       .byte 4
+       .byte 3
+       .byte 3
+       .byte 2
+       .byte 1
+       .byte 1
+       .byte 0
+       .byte 0
+       .byte 0
+       .byte 0
+       .byte 0
+       .byte 0
+       .byte 0
+       .byte 0
+       .byte 0
+       .byte 0
+       .byte 0
+       .byte 1
+       .byte 1
+       .byte 2
+       .byte 3
+       .byte 3
+       .byte 4
+       .byte 5
+       .byte 6
+       .byte 7
+       .byte 8
+       .byte 9
+       .byte 10
+       .byte 12
+       .byte 13
+       .byte 15
+       .byte 16
+       .byte 18
+       .byte 19
+       .byte 21
+       .byte 23
+       .byte 25
+       .byte 26
+       .byte 28
+       .byte 30
+       .byte 33
+       .byte 35
+       .byte 37
+       .byte 39
+       .byte 41
+       .byte 44
+       .byte 46
+       .byte 49
+       .byte 51
+       .byte 54
+       .byte 56
+       .byte 59
+       .byte 61
+       .byte 64
+       .byte 67
+       .byte 70
+       .byte 72
+       .byte 75
+       .byte 78
+       .byte 81
+       .byte 84
+       .byte 87
+       .byte 90
+       .byte 93
+       .byte 96
+       .byte 99
+       .byte 102
+       .byte 105
+       .byte 108
+       .byte 111
+       .byte 115
+       .byte 118
+       .byte 121
+       .byte 124