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gbowne1-cp
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507b4f5511
| Author | SHA1 | Date | |
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| 507b4f5511 | |||
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12046ce96b | ||
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a9b8ac7066 | ||
| d6ab8c91f8 | |||
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35ebd5fd72 |
@@ -24,84 +24,3 @@ _start:
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|||||||
call load_kernel
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call load_kernel
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||||||
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jmp eax
|
jmp eax
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; ----------------------------------------------------------------------------
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; ATA read sectors (LBA mode)
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;
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; sysv32 abi signature:
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; void ata_lba_read(uint32_t lba, uint8_t nsect, void *addr);
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; ----------------------------------------------------------------------------
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ata_lba_read:
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push ebp
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mov ebp, esp
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push ebx
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push ecx
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push edx
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push edi
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; Wait BSY=0 before proceeding to write the regs
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.wait_rdy:
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mov edx, 0x1F7
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in al, dx
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test al, 0x80
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jnz .wait_rdy
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mov eax, [ebp+8] ; arg #1 = LBA
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mov cl, [ebp+12] ; arg #2 = # of sectors
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mov edi, [ebp+16] ; arg #3 = buffer address
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and eax, 0x0FFFFFFF
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mov ebx, eax ; Save LBA in RBX
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mov edx, 0x01F6 ; Port to send drive and bit 24 - 27 of LBA
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shr eax, 24 ; Get bit 24 - 27 in al
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or al, 11100000b ; Set bit 6 in al for LBA mode
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out dx, al
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mov edx, 0x01F2 ; Port to send number of sectors
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mov al, cl ; Get number of sectors from CL
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out dx, al
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mov edx, 0x1F3 ; Port to send bit 0 - 7 of LBA
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mov eax, ebx ; Get LBA from EBX
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out dx, al
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mov edx, 0x1F4 ; Port to send bit 8 - 15 of LBA
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||||||
mov eax, ebx ; Get LBA from EBX
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shr eax, 8 ; Get bit 8 - 15 in AL
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out dx, al
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mov edx, 0x1F5 ; Port to send bit 16 - 23 of LBA
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mov eax, ebx ; Get LBA from EBX
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shr eax, 16 ; Get bit 16 - 23 in AL
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out dx, al
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mov edx, 0x1F7 ; Command port
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mov al, 0x20 ; Read with retry.
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out dx, al
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mov bl, cl ; Save # of sectors in BL
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.wait_rdy2:
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mov edx, 0x1F7
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.do_wait_rdy2:
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in al, dx
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test al, 0x80 ; BSY?
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jnz .do_wait_rdy2
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test al, 0x8 ; DRQ?
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jz .do_wait_rdy2
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mov edx, 0x1F0 ; Data port, in and out
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mov ecx, 256
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rep insw ; in to [RDI]
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dec bl ; are we...
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jnz .wait_rdy2 ; ...done?
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pop edi
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pop edx
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pop ecx
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pop ebx
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pop ebp
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ret
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@@ -9,6 +9,4 @@ SECTIONS {
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*(.bss*)
|
*(.bss*)
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||||||
*(COMMON)
|
*(COMMON)
|
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}
|
}
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||||||
|
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||||||
read_buf = .;
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||||||
}
|
}
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||||||
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|||||||
@@ -1,5 +1,20 @@
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|||||||
|
#include <stddef.h>
|
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#include <stdint.h>
|
#include <stdint.h>
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// ATA IO Ports
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#define ATA_PRIMARY_DATA 0x1F0
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#define ATA_PRIMARY_ERR_FEATURES 0x1F1
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|
#define ATA_PRIMARY_SEC_COUNT 0x1F2
|
||||||
|
#define ATA_PRIMARY_LBA_LOW 0x1F3
|
||||||
|
#define ATA_PRIMARY_LBA_MID 0x1F4
|
||||||
|
#define ATA_PRIMARY_LBA_HIGH 0x1F5
|
||||||
|
#define ATA_PRIMARY_DRIVE_SEL 0x1F6
|
||||||
|
#define ATA_PRIMARY_COMM_STAT 0x1F7
|
||||||
|
|
||||||
|
// ATA Commands
|
||||||
|
#define ATA_CMD_READ_PIO 0x20
|
||||||
|
#define ATA_CMD_WRITE_PIO 0x30
|
||||||
|
|
||||||
// ELF Ident indexes
|
// ELF Ident indexes
|
||||||
#define EI_NIDENT 16
|
#define EI_NIDENT 16
|
||||||
|
|
||||||
@@ -7,6 +22,19 @@
|
|||||||
#define PT_NULL 0
|
#define PT_NULL 0
|
||||||
#define PT_LOAD 1
|
#define PT_LOAD 1
|
||||||
|
|
||||||
|
// Disk sector size
|
||||||
|
#define SECTOR_SIZE 512
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|
#define PH_PER_SECTOR (SECTOR_SIZE / sizeof(Elf32_Phdr))
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||||||
|
// Kernel start LBA
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|
#define KERN_START_SECT 5
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|
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||||||
|
// VGA
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||||||
|
// Expects bios initialization for text mode (3), buffer at 0xb8000
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|
#define VGA_ADDRESS 0xB8000
|
||||||
|
#define VGA_COLS 80
|
||||||
|
#define VGA_ROWS 25
|
||||||
|
|
||||||
// ELF Header (32-bit)
|
// ELF Header (32-bit)
|
||||||
typedef struct {
|
typedef struct {
|
||||||
uint8_t e_ident[EI_NIDENT];
|
uint8_t e_ident[EI_NIDENT];
|
||||||
@@ -37,82 +65,171 @@ typedef struct {
|
|||||||
uint32_t p_align;
|
uint32_t p_align;
|
||||||
} __attribute__((packed)) Elf32_Phdr;
|
} __attribute__((packed)) Elf32_Phdr;
|
||||||
|
|
||||||
|
static inline uint8_t inb(uint16_t port)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
uint8_t ret;
|
||||||
|
__asm__ volatile ("inb %1, %0"
|
||||||
|
: "=a"(ret)
|
||||||
|
: "Nd"(port));
|
||||||
|
return ret;
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
static inline void outb(uint16_t port, uint8_t val)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
__asm__ volatile ("outb %0, %1"
|
||||||
|
:
|
||||||
|
: "a"(val), "Nd"(port));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static inline uint16_t inw(uint16_t port)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
uint16_t ret;
|
||||||
|
__asm__ volatile ("inw %1, %0"
|
||||||
|
: "=a"(ret)
|
||||||
|
: "Nd"(port));
|
||||||
|
return ret;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static inline void ata_wait_bsy() {
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|
while (inb(ATA_PRIMARY_COMM_STAT) & 0x80);
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|
}
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|
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||||||
|
static inline void ata_wait_drq() {
|
||||||
|
while (!(inb(ATA_PRIMARY_COMM_STAT) & 0x08));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
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||||||
|
static void ata_read_sector(void *addr, uint32_t lba) {
|
||||||
|
ata_wait_bsy();
|
||||||
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|
||||||
|
outb(ATA_PRIMARY_DRIVE_SEL, 0xE0 | ((lba >> 24) & 0x0F));
|
||||||
|
outb(ATA_PRIMARY_SEC_COUNT, 1);
|
||||||
|
outb(ATA_PRIMARY_LBA_LOW, (uint8_t)lba);
|
||||||
|
outb(ATA_PRIMARY_LBA_MID, (uint8_t)(lba >> 8));
|
||||||
|
outb(ATA_PRIMARY_LBA_HIGH, (uint8_t)(lba >> 16));
|
||||||
|
outb(ATA_PRIMARY_COMM_STAT, ATA_CMD_READ_PIO);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint16_t* ptr = (uint16_t*)addr;
|
||||||
|
ata_wait_bsy();
|
||||||
|
ata_wait_drq();
|
||||||
|
for (int i = 0; i < 256; i++) {
|
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|
*ptr++ = inw(ATA_PRIMARY_DATA);
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|
}
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|
}
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|
static void ata_read_sectors(uint8_t *addr, uint32_t offset, uint32_t size)
|
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|
{
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||||||
|
// Reads are offset from the starting sector of the kernel
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||||||
|
uint32_t lba = KERN_START_SECT + offset / SECTOR_SIZE;
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|
uint32_t off = offset % 512;
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||||||
|
uint8_t data[512];
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||||||
|
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||||||
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while (size > 0) {
|
||||||
|
ata_read_sector(data, lba);
|
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|
uint32_t copy = 512 - off;
|
||||||
|
if (copy > size) {
|
||||||
|
copy = size;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for (uint32_t i = 0; i < copy; i++) {
|
||||||
|
addr[i] = data[off + i];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
addr += copy;
|
||||||
|
size -= copy;
|
||||||
|
lba++;
|
||||||
|
off = 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void on_error(const char *msg)
|
||||||
|
{
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||||||
|
uint16_t *ptr = (uint16_t *)VGA_ADDRESS;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Clear
|
||||||
|
uint16_t val = 0x0f00 | (uint8_t)' ';
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < VGA_COLS * VGA_ROWS; i++) {
|
||||||
|
ptr[i] = val;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Print error
|
||||||
|
for (size_t i = 0; msg[i]; i++) {
|
||||||
|
ptr[i] = 0xf00 | (uint8_t)msg[i];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Halt
|
||||||
|
while (1) {
|
||||||
|
__asm__("hlt");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// Load an ELF executable into memory.
|
// Load an ELF executable into memory.
|
||||||
static int elf_load(const void* data, void (*load_segment)(uint8_t *vaddr, uint32_t src, uint32_t size)) {
|
// NOTE: Only 32-byte program headers are supported.
|
||||||
|
// Returns the entry point to the program.
|
||||||
|
static void *elf_load(const void *data) {
|
||||||
const Elf32_Ehdr *header = (const Elf32_Ehdr*)data;
|
const Elf32_Ehdr *header = (const Elf32_Ehdr*)data;
|
||||||
const Elf32_Phdr* ph = (const Elf32_Phdr*)((uint8_t*)data + header->e_phoff);
|
|
||||||
|
if (header->e_phentsize != sizeof(Elf32_Phdr)) {
|
||||||
|
// The bootloader only handles 32-byte program header entries
|
||||||
|
on_error("ERROR: Unsupported program header entry size, halting...");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Buffer for the program headers
|
||||||
|
uint8_t file_buf[SECTOR_SIZE];
|
||||||
|
|
||||||
|
// Current file offset to the next program header
|
||||||
|
uint32_t file_offset = header->e_phoff;
|
||||||
|
|
||||||
for (int i = 0; i < header->e_phnum; i++) {
|
for (int i = 0; i < header->e_phnum; i++) {
|
||||||
if (ph[i].p_type != PT_LOAD)
|
// Check for sector boundary.
|
||||||
|
// Program headers are read in a sector at a time
|
||||||
|
// 512 / 32 = 16 PH per sector
|
||||||
|
if (i % PH_PER_SECTOR == 0) {
|
||||||
|
uint32_t count = (header->e_phnum - i) * sizeof(Elf32_Phdr);
|
||||||
|
if (count > SECTOR_SIZE) {
|
||||||
|
count = SECTOR_SIZE;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Reads
|
||||||
|
ata_read_sectors(file_buf, file_offset, count);
|
||||||
|
file_offset += count;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// PH being processed currently, index mod 16 as headers
|
||||||
|
// are being loaded in sector by sector.
|
||||||
|
const Elf32_Phdr *ph = (const Elf32_Phdr *)file_buf + (i % PH_PER_SECTOR);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Discard non-load segments
|
||||||
|
if (ph->p_type != PT_LOAD)
|
||||||
continue;
|
continue;
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t offset = ph[i].p_offset;
|
// Load in the segment
|
||||||
uint32_t vaddr = ph[i].p_vaddr;
|
uint32_t offset = ph->p_offset;
|
||||||
uint32_t filesz = ph[i].p_filesz;
|
uint32_t filesz = ph->p_filesz;
|
||||||
uint32_t memsz = ph[i].p_memsz;
|
uint32_t memsz = ph->p_memsz;
|
||||||
|
uint8_t *vaddr = (uint8_t *)ph->p_vaddr;
|
||||||
// Copy data segment
|
ata_read_sectors(vaddr, offset, filesz);
|
||||||
//load_segment((uint8_t *)vaddr, offset, filesz);
|
|
||||||
load_segment((uint8_t *)vaddr, offset, filesz);
|
|
||||||
|
|
||||||
// Zero remaining BSS (if any)
|
// Zero remaining BSS (if any)
|
||||||
if (memsz > filesz) {
|
if (memsz > filesz) {
|
||||||
uint8_t* bss_start = (uint8_t*)(vaddr + filesz);
|
uint8_t* bss_start = vaddr + filesz;
|
||||||
for (uint32_t j = 0; j < memsz - filesz; j++) {
|
for (uint32_t j = 0; j < memsz - filesz; j++) {
|
||||||
bss_start[j] = 0;
|
bss_start[j] = 0;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
return header->e_entry;
|
// Return the entry point
|
||||||
}
|
return (void *)header->e_entry;
|
||||||
|
|
||||||
#define KERN_START_SECT 5
|
|
||||||
#define MAX(a, b) ((a)>(b) ? (a) : (b))
|
|
||||||
|
|
||||||
extern void ata_lba_read(uint32_t lba, uint8_t nsect, void *addr);
|
|
||||||
extern uint8_t read_buf[];
|
|
||||||
|
|
||||||
static uint32_t
|
|
||||||
total_header_size(const Elf32_Ehdr *header) {
|
|
||||||
uint32_t phend = header->e_phoff + header->e_phentsize*header->e_phnum;
|
|
||||||
|
|
||||||
// Align to 512
|
|
||||||
return (phend + 511) & ~511;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
static void read_sectors(uint8_t *vaddr, uint32_t offset, uint32_t size) {
|
|
||||||
// # of sectors to read
|
|
||||||
uint32_t rem_nsect = ((size + 511) & ~511) / 512;
|
|
||||||
|
|
||||||
// Current lba address, offset by the first sector already read
|
|
||||||
uint32_t lba = KERN_START_SECT + offset / 512;
|
|
||||||
|
|
||||||
// Max 255 sectors at a time
|
|
||||||
while (rem_nsect) {
|
|
||||||
uint8_t nsect = rem_nsect > 255 ? 255 : rem_nsect;
|
|
||||||
ata_lba_read(lba, nsect, vaddr);
|
|
||||||
|
|
||||||
vaddr += nsect * 512;
|
|
||||||
rem_nsect -= nsect;
|
|
||||||
lba += nsect;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void *load_kernel(void) {
|
void *load_kernel(void) {
|
||||||
// Read the first sector
|
// ELF header buffer
|
||||||
ata_lba_read(KERN_START_SECT, 1, read_buf);
|
uint8_t header_buf[SECTOR_SIZE];
|
||||||
|
|
||||||
const Elf32_Ehdr* header = (const Elf32_Ehdr*)read_buf;
|
// Read the first sector (contains the ELF header)
|
||||||
|
ata_read_sector(header_buf, KERN_START_SECT);
|
||||||
|
|
||||||
// Remaining data size, subtract the first 512B already read
|
// `elf_load()` returns the entry point
|
||||||
uint32_t rem = total_header_size(header) - 512;
|
return elf_load(header_buf);
|
||||||
|
|
||||||
// Read the rest if necessary
|
|
||||||
if (rem)
|
|
||||||
read_sectors(read_buf+512, 512, rem);
|
|
||||||
|
|
||||||
elf_load(read_buf, read_sectors);
|
|
||||||
|
|
||||||
return (void *)header->e_entry;
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
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