backported fixes from 256boss
[bootcensus] / src / boot / boot2.s
index 161bd73..53dff6d 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-# pcboot - bootable PC demo/game kernel
+# 256boss - bootable launcher for 256byte intros
 # Copyright (C) 2018  John Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
 # 
 # This program is free software: you can redistribute it and/or modify
 # along with this program.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
 
 # this is the second-stage boot loader
+# plus some other code that needs to run below 1mb (int86 implementation).
+
        .code16
-       .section .boot2,"a"
+       .section .boot2,"ax"
 
        .set main_load_addr, 0x100000
+       .set drive_number, 0x7bec
 
        # make sure any BIOS call didn't re-enable interrupts
        cli
 
+       xor %eax, %eax
+       mov drive_number, %al
+       mov %eax, boot_drive_number
+
+       call setup_serial
+
        # enter unreal mode
        call unreal
 
        # enable A20 address line
        call enable_a20
 
+       # detect available memory
+       call detect_memory
+
        # load the whole program into memory starting at 1MB
        call load_main
 
-       mov $0x13, %ax
-       int $0x10
-
        # load initial GDT
        lgdt (gdt_lim)
        # load initial IDT
@@ -196,10 +205,11 @@ ldloop:
        push %ecx
        call read_track
 
-       mov buffer, %eax
-       call print_num
-       mov $10, %al
-       call putchar
+       # debug: print the first 32bits of the track
+       #mov buffer, %eax
+       #call print_num
+       #mov $10, %al
+       #call putchar
 
        # copy to high memory
        mov $buffer, %esi
@@ -221,28 +231,31 @@ ldloop:
        # the BIOS might have enabled interrupts
        cli
 
-       # just in case we were loaded from floppy, turn all floppy motors off
+       # if we were loaded from floppy, turn all floppy motors off
+       movb drive_number, %bl
+       and $0x80, %bl
+       jnz 0f
        mov $0x3f2, %dx
        in %dx, %al
-       and $0xf0, %al
+       and $0xf, %al
        out %al, %dx
+0:
 
        mov $10, %ax
        call putchar
 
-       # DBG
-       hlt
-
        ret
 
 rdtrk_msg: .asciz "Reading track: "
 rdcyl_msg: .asciz " - cyl: "
 rdhead_msg: .asciz " head: "
 rdsect_msg: .asciz " start sect: "
+rdlast_msg: .asciz " ... "
+rdok_msg: .asciz "OK\n"
+rdfail_msg: .asciz "failed\n"
 
 read_retries: .short 0
 
-       .set drive_number, 0x7bec
 read_track:
        # set es to the start of the destination buffer to allow reading in
        # full 64k chunks if necessary
@@ -292,8 +305,8 @@ read_try:
        call putstr
        mov trk_sect, %eax
        call print_num
-       mov $10, %al
-       call putchar
+       mov $rdlast_msg, %esi
+       call putstr
 
        # start sector (1-based) in cl[0, 5]
        mov trk_sect, %al
@@ -320,11 +333,13 @@ read_try:
        jmp read_try
 
 read_fail:
+       mov $rdfail_msg, %esi
+       call putstr
        jmp abort_read
 
 read_ok:
-       mov $35, %ax
-       call putchar
+       mov $rdok_msg, %esi
+       call putstr
 
        # reset es to 0 before returning
        xor %ax, %ax
@@ -346,14 +361,15 @@ abort_read:
        jmp 0b
 
 
-
        # better print routines, since we're not constrainted by the 512b of
        # the boot sector.
+       .global cursor_x
+       .global cursor_y
 cursor_x: .long 0
 cursor_y: .long 0
 
 putchar:
-       pusha
+       pushal
        call ser_putchar
 
        cmp $10, %al
@@ -379,7 +395,7 @@ putchar:
        jnz 1f
        call video_newline
 
-1:     popa
+1:     popal
        ret
        
        # expects string pointer in esi
@@ -395,7 +411,7 @@ putstr:
        # expects number in eax
 print_num:
        # save registers
-       pusha
+       pushal
 
        mov $numbuf + 16, %esi
        movb $0, (%esi)
@@ -412,7 +428,7 @@ convloop:
        call putstr
 
        # restore regs
-       popa
+       popal
        ret
 
 
@@ -426,7 +442,7 @@ video_newline:
 0:     ret
 
 scrollup:
-       pusha
+       pushal
        # move 80 * 24 lines from b80a0 -> b8000
        mov $0xb8000, %edi
        mov $0xb80a0, %esi
@@ -437,20 +453,57 @@ scrollup:
        xor %eax, %eax
        mov $40, %ecx
        addr32 rep stosl
-       popa
+       popal
        ret
 
 clearscr:
        mov $0xb8000, %edi
-       xor %eax, %eax
+       # clear with white-on-black spaces
+       mov $0x07200720, %eax
        mov $1000, %ecx
        addr32 rep stosl
        ret
 
        .set UART_DATA, 0x3f8
+       .set UART_DIVLO, 0x3f8
+       .set UART_DIVHI, 0x3f9
+       .set UART_FIFO, 0x3fa
+       .set UART_LCTL, 0x3fb
+       .set UART_MCTL, 0x3fc
        .set UART_LSTAT, 0x3fd
+       .set DIV_9600, 115200 / 9600
+       .set LCTL_8N1, 0x03
+       .set LCTL_DLAB, 0x80
+       .set FIFO_ENABLE_CLEAR, 0x07
+       .set MCTL_DTR_RTS_OUT2, 0x0b
        .set LST_TREG_EMPTY, 0x20
 
+setup_serial:
+       # set clock divisor
+       mov $LCTL_DLAB, %al
+       mov $UART_LCTL, %dx
+       out %al, %dx
+       mov $DIV_9600, %ax
+       mov $UART_DIVLO, %dx
+       out %al, %dx
+       shr $8, %ax
+       mov $UART_DIVHI, %dx
+       out %al, %dx
+       # set format 8n1
+       mov $LCTL_8N1, %al
+       mov $UART_LCTL, %dx
+       out %al, %dx
+       # clear and enable fifo
+       mov $FIFO_ENABLE_CLEAR, %al
+       mov $UART_FIFO, %dx
+       out %al, %dx
+       # assert RTS and DTR
+       mov $MCTL_DTR_RTS_OUT2, %al
+       mov $UART_MCTL, %dx
+       out %al, %dx
+       ret
+
+
 ser_putchar:
        push %dx
 
@@ -549,5 +602,201 @@ kbc_wait_write:
 
 numbuf: .space 16
 
+
+detect_memory:
+       mov $memdet_e820_msg, %esi
+       call putstr
+       call detect_mem_e820
+       jnc memdet_done
+       mov $rdfail_msg, %esi
+       call putstr
+
+       mov $memdet_e801_msg, %esi
+       call putstr
+       call detect_mem_e801
+       jnc memdet_done
+       mov $rdfail_msg, %esi
+       call putstr
+
+       mov $memdet_88_msg, %esi
+       call putstr
+       call detect_mem_88
+       jnc memdet_done
+       mov $rdfail_msg, %esi
+       call putstr
+
+       # just panic...
+       mov $memdet_fail_msg, %esi
+       call putstr
+0:     hlt
+       jmp 0b
+
+memdet_done:
+       mov $rdok_msg, %esi
+       call putstr
+       ret
+
+memdet_fail_msg: .ascii "Failed to detect available memory!\n"
+                .ascii "Please file a bug report: https://github.com/jtsiomb/pcboot/issues\n"
+                .asciz " or contact me through email: nuclear@member.fsf.org\n"
+memdet_e820_msg: .asciz "Detecting RAM (BIOS 15h/0xe820)... "
+memdet_e801_msg: .asciz "Detecting RAM (BIOS 15h/0xe801)... " 
+memdet_88_msg:  .asciz "Detecting RAM (BIOS 15h/0x88, max 64mb)... "
+
+       # detect extended memory using BIOS call 15h/e820
+detect_mem_e820:
+       movl $0, boot_mem_map_size
+
+       mov $buffer, %edi
+       xor %ebx, %ebx
+       mov $0x534d4150, %edx
+
+e820_looptop:
+       mov $0xe820, %eax
+       mov $24, %ecx
+       int $0x15
+       jc e820_fail
+       cmp $0x534d4150, %eax
+       jnz e820_fail
+
+       # skip areas starting above 4GB as we won't be able to use them
+       cmpl $0, 4(%edi)
+       jnz e820_skip
+
+       # only care for type 1 (usable ram), otherwise ignore
+       cmpl $1, 16(%edi)
+       jnz e820_skip
+
+       mov buffer, %eax
+       mov $boot_mem_map, %esi
+       mov boot_mem_map_size, %ebp
+       # again, that's [ebp * 8 + esi]
+       mov %eax, (%esi,%ebp,8)
+
+       # skip areas with 0 size (also clamp size to 4gb)
+       # test high 32bits
+       cmpl $0, 12(%edi)
+       jz e820_highzero
+       # high part is non-zero, make low part ffffffff
+       xor %eax, %eax
+       not %eax
+       jmp 0f
+
+e820_highzero:
+       # if both high and low parts are zero, ignore
+       mov 8(%edi), %eax
+       cmpl $0, %eax
+       jz e820_skip
+
+0:     mov %eax, 4(%esi,%ebp,8)
+       incl boot_mem_map_size
+
+e820_skip:
+       # terminate the loop if ebx was reset to 0
+       cmp $0, %ebx
+       jz e820_done
+       jmp e820_looptop
+
+e820_done:
+       clc
+       ret
+
+e820_fail:
+       # if size > 0, then it's not a failure, just the end
+       cmpl $0, boot_mem_map_size
+       jnz e820_done
+
+       stc
+       ret
+
+
+       # detect extended memory using BIOS call 15h/e801
+detect_mem_e801:
+       mov $boot_mem_map, %esi
+       mov boot_mem_map_size, %ebp
+       movl $0, (%ebp)
+
+       xor %cx, %cx
+       xor %dx, %dx
+       mov $0xe801, %ax
+       int $0x15
+       jc e801_fail
+
+       cmp $0, %cx
+       jnz 0f
+       cmp $0, %ax
+       jz e801_fail
+       mov %ax, %cx
+       mov %bx, %dx
+
+0:     movl $0x100000, (%esi)
+       movzx %cx, %eax
+       # first size is in KB, convert to bytes
+       shl $10, %eax
+       jnc 0f
+       # overflow means it's >4GB, clamp to 4GB
+       mov $0xffffffff, %eax
+0:     mov %eax, 4(%esi)
+       incl boot_mem_map_size
+       cmp $0, %dx
+       jz e801_done
+       movl $0x1000000, 8(%esi)
+       movzx %dx, %eax
+       # second size is in 64kb blocks, convert to bytes
+       shl $16, %eax
+       jnc 0f
+       # overflow means it's >4GB, clamp to 4GB
+       mov $0xffffffff, %eax
+0:     mov %eax, 12(%esi)
+       incl boot_mem_map_size
+e801_done:
+       clc
+       ret
+e801_fail:
+       stc
+       ret
+
+detect_mem_88:
+       # reportedly some BIOS implementations fail to clear CF on success
+       clc
+       mov $0x88, %ah
+       int $0x15
+       jc x88_fail
+
+       cmp $0, %ax
+       jz x88_fail
+
+       # ax has size in KB, convert to bytes in eax
+       and $0xffff, %eax
+       shl $10, %eax
+
+       mov $boot_mem_map, %esi
+       movl $0x100000, (%esi)
+       mov %eax, 4(%esi)
+
+       movl $1, boot_mem_map_size
+       clc
+       ret
+
+x88_fail:
+       stc
+       ret
+
+
+       # this part is placed at the very end of all low memory sections
+       .section .bootend,"ax"
+       .global boot_mem_map_size
+boot_mem_map_size: .long 0
+       .global boot_mem_map
+boot_mem_map: .space 128
+
+       .align 4
+       .global boot_drive_number
+boot_drive_number:
+       .long 0
+
+       # buffer used by the track loader ... to load tracks.
        .align 16
 buffer:
+       .global low_mem_buffer
+low_mem_buffer: