FAT32引导扇区代码

FAT32引导扇区代码;====================================================================;;FlyingDragonOSBootSectorFORFAT32;;Author:Jack;V0.012005-07-2317:39;V0.022005-08-0709:29;;Build:nasm-fbinFAT32.ASM-oFAT32.BIN;;====================================================================================;;BIOS在启动中的角色:;(1)BIOS装载引导驱动器上的0扇区(CHS=0:0:1)内容到内存线性地址7C00H处；;(2)BIOS检查所装载的扇区是否有启动标记(510、511字节分别为55H和AAH)；;(3)CPU寄存器DL被设置为分配给引导驱动器的驱动器号，00H为软驱A，80H为硬盘C；;(4)BIOS跳转到其装载的扇区中的代码(即7C00H处)，将控制权转交给引导代码。;;引导代码应该初始化以下寄存器：;(1)DS：某些BIOS设置其值为0，某些设置其为40H，它应该被设置为(7C00H-BOOT_ORG)/16；;其中，BOOT_ORG为引导代码的ORG值，该值通常为7C00H(这意味着DS应设置为0);;(2)SS和SP(堆栈)：这两个寄存器的初始值依赖于BIOS；;(3)CS个IP(通过JMP指令)：大多数的BIOS进入启动代码的地址为0000:7C00H，但是某些;BIOS却跳转到07C0:0000H。由于短跳转和条件跳转是IP相关的，因此如果没有使用;远跳转或者绝对跳转，则不需要重置CS和IP；然而，DS仍旧必须是正确的值。;;=====================================================================================;;常规内存(00000000H-000FFFFFH，即0-1MB)在系统启动时的使用情况;;=====================================================================================;;---------------------------------;|00000000-000003FF|1024BIDTreadonly;|-------------------------------|;|00000400-000004FF|256BBIOSDataArea,readonly;|-------------------------------|;|00000500-00007BFF|*30464BFreeMemory,read/write(29.75KB);|------------------------------|;|00007C00-00007DFF|512BBootSector,read/write;|------------------------------|;|00007E00-00007FFF|512BFreeMemory,read/write;|------------------------------|;|00008000-0009FBFF|607KBFreeMemory,read/write(32K-639KB);|------------------------------|;|0009FC00-0009FFFF|**1KBEBDAextendedBIOSdataarea;|------------------------------|;|000A0000-000AFFFF|64KBVideoMemory;|------------------------------|;|000B0000-000B7FFF|32KBMonoVideoTextMemory;|------------------------------|;|000B8000-000BFFFF|32KBColorVideoTextMemory;|------------------------------|;|000C0000-000C7FFF|32KBVideoBIOS,readonly;|------------------------------|;|000C8000-000EFFFF|160KBAdapterROM，readonly;|------------------------------|;|000F0000-000FFFFF|64KBSystemBIOS,readonly;|------------------------------|;|00100000-0010FFEF|***64KB-16HighMemoryArea,read/write(1MB开始处);|------------------------------|;|0010FFF0-|FreeExtendedMemory,read/write;|------------------------------|;;*空闲内存实际并非从00000500处开始，BIOS数据区实际上会利用从00000500开始的少量字节，例如;00000500处保存的是打印屏幕状态，当按下打印屏幕(PrintScreen)键时，低级键盘BIOS初始化打印屏;幕功能，键盘BIOS触发中断5打印屏幕处理程序。正因为BIOS数据区越过了256B的界限，因此DOS实际;上是从00000522开始装载的。为保险起见，可从00000600开始利用空闲内存。（1.5K-31K29.5KB);;**有些机器上没有这段BIOS扩展数据区。;;***如果没有使用扩展高端内存区域程序（例如Emm386.exe)，则从00100000(1MB)开始的内存都是可用的。;;;=====================================================================================;BITS16;生成16位代码而不是32位代码SECTION.TEXT;代码段ORG7C00H;指定程序被装入内存的起始位置;====================================================================;;宏和常量定义;;====================================================================EQU0;NASM不支持DW?这样的语法，可以使用这样的定义;模拟，以使代码的可读性更强DATA_BUF_SEGEQU0200H;用于读取根目录或文件内容的缓冲区(8K)段地址DATA_BUF_OFFEQU2000HSTACK_ADDREQU7BD0H;堆栈栈顶(注意：堆栈大小约为20K)OSLOADER_ADDREQU8000H;FDOSLDR.BIN放入内存中的起始位置，这就意味着;装载程序及相关资源的尺寸不能超过608K;8000H-A000H(32K-640K)OSLOADER_SEGEQU0800H;起始段地址SECOND_SECTOREQU03H;第二个引导扇区的扇区号(第四个扇区)SECOND_ADDREQU7E00H;第二个引导扇区的装载位置;====================================================================;用堆栈保存若干中间变量(SS=0BP=7C00H);====================================================================FAT_START_SECTOREQU4;FAT表的起始扇区号DWORDROOT_START_SECTOREQU8;根目录的起始扇区号DWORDDATA_START_SECTOREQU12;数据区起始扇区号DWORDFAT_ENTRY_SECTORSEQU14;FAT表所占的扇区数WORDROOT_ENTRY_SECTORSEQU16;根目录所占的扇区数WORDDIR_PER_SECTOREQU17;每个扇区所容纳的目录BYTEDISK_EXT_SUPPORTEQU18;磁盘是否支持扩展BIOSBYTECURRENT_CLUSTEREQU40;当前正在处理的簇号DWORD;====================================================================;扩展磁盘服务所使用的地址包;====================================================================DAP_SECTOR_HIGHEQU24;起始扇区号的高32位(每次调用需要重置)DWORDDAP_SECTOR_LOWEQU28;起始扇区号的低32位(每次调用需要重置)DWORDDAP_BUFFER_SEGEQU30;缓冲区段地址(每次调用需要重置)WORDDAP_BUFFER_OFFEQU32;缓冲区偏移(每次调用需要重置)WORDDAP_RESERVED2EQU33;保留字节DAP_READ_SECTORSEQU34;要处理的扇区数(1-127)DAP_RESERVED1EQU35;保留字节DAP_PACKET_SIZEEQU36;包的大小为16字节;====================================================================;;目录项结构(每个结构为32字节);;====================================================================OFF_DIR_NAMEEQU0;目录项的偏移BYTE[11]OFF_DIR_ATTRIBUTEEQU11;目录属性BYTEOFF_NT_RESERVEDEQU12;保留属性BYTEOFF_CREATE_TIME_HUNDREDTHEQU13;创建时间BYTEOFF_CREATE_TIMEEQU14;创建时间WORDOFF_CREATE_DATEEQU16;创建时间WORDOFF_LAST_ACCESS_DATEEQU18;上次访问时间WORDOFF_START_CLUSTER_HIGHEQU20;起始簇号高位WORDOFF_LAST_UPDATE_TIMEEQU22;上次更新时间WORDOFF_LAST_UPDATE_DATEEQU24;上次更新时间WORDOFF_START_CLUSTER_LOWEQU26;起始簇号低位WORDOFF_FILE_SIZEEQU28;文件尺寸DWORD;相关常量DIR_NAME_DELETEDEQU0E5H;该项已经被删除DIR_NAME_FREEEQU00H;该项是空闲的(其后也是空闲的)DIR_NAME_DOTEQU2EH;特殊目录.或..DIR_NAME_SPACEEQU20H;不允许的字符DIR_ENTRY_SIZEEQU32;每个目录项的尺寸，其结构如上所示;文件属性DIR_ATTR_READONLYEQU01H;只读文件DIR_ATTR_HIDDENEQU02H;隐藏文件DIR_ATTR_SYSTEMEQU04H;系统文件DIR_ATTR_VOLUMEEQU08H;卷标号(只可能出现在根目录中)DIR_ATTR_SUBDIREQU10H;子目录DIR_ATTR_ARCHIVEEQU20H;归档属性DIR_ATTR_LONGNAMEEQU0FH;长文件名DIR_ATTR_LONGNAME_MASKEQU3FH;长文件名掩码;簇属性CLUSTER_MASKEQU0FFFFFFFH;簇号掩码(FAT32=>FAT28)CLUSTER_FREEEQU00000000H;簇是空闲的CLUSTER_RESERVEDEQU00000001H;簇是保留的CLUSTER_MIN_VALIDEQU00000002H;最小有效簇号CLUSTER_MAX_VALIDEQU0FFFFFF6H;最大有效簇号CLUSTER_BADEQU0FFFFFF7H;坏簇CLUSTER_LASTEQU0FFFFFF8H;0xFFFFFFF8-0xFFFFFFFF表示文件的最后一个簇;====================================================================;;启动扇区(512字节);;====================================================================_ENTRY_POINT:;3字节的跳转指令JMPSHORT_BOOT_CODE;跳转到真正的引导代码NOP;空指令以保证字节数为3;8字节的OEMNameOEMNameDB"FDOS1.00";====================================================================;;BPB(BIOSParameterBlock);;====================================================================BytesPerSectorDW?;每个扇区的字节数(512102420484096)SectorsPerClusterDB?;每个簇的扇区数(1248163264128);两者相乘不能超过32K(簇最大大小)ReservedSectorsDW?;从卷的第一个扇区开始的保留扇区数目；;该值不能为0，对于FAT12/FAT16，该值通常为1；;对于FAT32，典型值为32；NumberOfFATsDB?;卷上FAT数据结构的数目，该值通常应为2RootEntriesDW?;对于FAT12/FAT16,该值表示32字节目录项的数目；;对于FAT32，该值必须为0；NumberOfSectors16DW?;该卷上的扇区总数，该字段可以为0，如果该字段;为0，则NumberOfSectors32不能为0；对于FAT32，;该字段必须为0MediaDescriptorDB?;介质类型SectorsPerFAT16DW?;该字段标识一个FAT结构占有的扇区数（FAT12/FAT16），;对于FAT32卷，该字段必须为0；SectorsPerTrackDW?;用于INT0x13中断的每个磁道的扇区数HeadsPerCylinderDW?;用于INT0x13中断的每个柱面的磁头数HiddenSectorsDD?;包含该FAT卷的分区之前的隐藏扇区数NumberOfSectors32DD?;该字段包含该卷上的所有扇区数目，对于FAT32，该字段;不为0；FAT12/FAT16可根据实际大小是否超过65536个扇;区数决定是否采用该字段；;====================================================================;;EBPB(ExtendedBIOSParameterBlock);;====================================================================SectorsPerFAT32DD?;对于FAT32，该字段包含一个FAT的大小，而SectorsPerFAT16;字段必须为0;ExtFlagsDW?;标志FSVersionDW?;这是文件系统的版本，高字节为主版本，低字节为次版本；RootDirectoryStartDD?;根目录的起始簇号，通常为2；FSInfoSectorDW?;FSINFO结构在FAT32卷保留区域的扇区号BackupBootSectorDW?;如果该字段不为0，则表示在保留区域保存的启动记录的扇区号;通常为6，不推荐其他值；Reserved1TIMES12DB?;保留字段，格式化程序应将该字段清0DriveNumberDB?;用于INT0x13的驱动器号，0x00为软盘，0x80为硬盘NTReservedDB?;保留字节（用于WindowsNT，即NTFS），对于FAT文件;系统，应始终为0BootSignatureDB29H;扩展引导标志（值为0x29）VolumeIdDD?;卷的序列号VolumeLabeltimes11DB?;卷标号，该字段与根目录中的11字节卷标相同;NASM目前尚不支持DUP语法FileSystemTypeDB'FAT32';文件系统类型;====================================================================;;真正的启动代码从这开始(偏移：0x3E);其功能是搜索磁盘的根目录，查找FDOSLDR.BIN文件，将其读入内存并运行。;;====================================================================_BOOT_CODE:;初始化相关寄存器及标志位CLI;先关掉中断CLD;方向为向前递增XORAX,AX;AX=0MOVDS,AX;设置数据段寄存器DS:SIMOVES,AX;设置附加段寄存器ES:DIMOVSS,AX;设置堆栈段寄存器MOVBP,7C00H;设置基址寄存器MOVSP,STACK_ADDR;设置堆栈栈顶STI;允许中断;====================================================================;保存启动的磁盘编号;====================================================================MOV[DriveNumber],DL;该值由BIOS设置，如果是从USB启动，该值为0x80;即为第一个硬盘的编号，该值将用于后续的磁盘;读取调用;====================================================================;准备FAT32文件系统常用的常数，以便后面的操作;====================================================================;;[隐藏扇区][保留扇区][FAT][DATA];;====================================================================;====================================================================;检查是否支持磁盘中断INT13H的扩展;====================================================================MOVBYTE[BP-DISK_EXT_SUPPORT],00H;00H表示不支持磁盘扩展MOVDL,[DriveNumber]MOVAH,41HMOVBX,055AAHINT13HJC_NO_DISK_EXTENSION;如果失败，进位标志为1或者BX值不对(AA55or55AA);设置磁盘支持扩展中断标志MOVBYTE[BP-DISK_EXT_SUPPORT],01H;01H表示支持磁盘扩展;不支持磁盘扩展_NO_DISK_EXTENSION:;检查是否为FAT32分区;对于FAT32分区，其根目录项为0CMPWORD[RootEntries],0JNZNEAR_DISK_ERROR;检查保留扇区数(保留扇区必须大于等于4，我们将;第二个扇区的代码存在第四个扇区)CMPWORD[ReservedSectors],4JBNEAR_DISK_ERROR;检查每FAT扇区数;SectorsPerFAT16==0;SectorsPerFAT32!=0CMPWORD[SectorsPerFAT16],0JNZNEAR_DISK_ERRORCMPDWORD[SectorsPerFAT32],0JZNEAR_DISK_ERROR;计算每个扇区包含的目录项(512/32=16=10H)MOVAX,WORD[BytesPerSector]MOVCL,DIR_ENTRY_SIZEDIVCL;AH:AL=BytesPerSector/32(AH=Remainder=0)MOVBYTE[BP-DIR_PER_SECTOR],AL;AL=DirEntriesPerSector;FAT起始扇区;FAT起始扇区=Hidden+ReservedMOVAX,WORD[ReservedSectors]CWD;AX=>DX:AXADDAX,WORD[HiddenSectors]ADCDX,WORD[HiddenSectors+2]MOVWORD[BP-FAT_START_SECTOR],AXMOVWORD[BP-FAT_START_SECTOR+2],DX;FAT表所占的扇区数;FAT_SECTORS=NumberOfFAT*SectorsPerFATXOREAX,EAXMOVAL,BYTE[NumberOfFATs];FAT的数目MOVEBX,DWORD[SectorsPerFAT32]MULEBX;乘积放入EDX:EAXMOVDWORD[BP-FAT_ENTRY_SECTORS],EAX;计算数据区起始扇区ADDEAX,DWORD[BP-FAT_START_SECTOR]MOVDWORD[BP-DATA_START_SECTOR],EAX;====================================================================;;初始化DiskAddressPacket;使用时只需要修改字段：DATA_BUFFER_OFFDATA_BUFFER_SEG;DAP_SECTOR_LOWDAP_SECTOR_HIGH;;====================================================================MOVDWORD[BP-DAP_SECTOR_HIGH],00HMOVBYTE[BP-DAP_RESERVED1],00HMOVBYTE[BP-DAP_RESERVED2],00HMOVBYTE[BP-DAP_PACKET_SIZE],10HMOVBYTE[BP-DAP_READ_SECTORS],01HMOVWORD[BP-DAP_BUFFER_SEG],00HMOVBYTE[BP-DAP_READ_SECTORS],01H;每次只读取一个扇区;装载第二个启动扇区MOVWORD[BP-DAP_BUFFER_OFF],SECOND_ADDRMOVEAX,DWORD[HiddenSectors]ADDEAX,SECOND_SECTORMOVDWORD[BP-DAP_SECTOR_LOW],EAXCALLReadSector;下面开始查找根目录并且装载FDOSLDR.BINJMP_SEARCH_LOADER;====================================================================;错误处理;====================================================================_MISSING_LOADER:;显示没有装载程序MOVSI,MessageMissLoaderCALLShowMessageJMP_REBOOT_DISK_ERROR:;显示磁盘错误信息MOVSI,MessageDiskErrorCALLShowMessage_REBOOT:;重启MOVSI,MessageRestartCALLShowMessage;调用键盘中断，等待用户按键MOVAH,00HINT16H;重启计算机INT19H;死循环JMP$;====================================================================;;子过程;;====================================================================;====================================================================;;读取一个磁盘扇区;输入：已经设置了DAP中相应的字段;限制：不能读取超过一个簇的内容;;====================================================================ReadSector:PUSHA;保存寄存器;检查是否使用扩展方式CMPBYTE[BP-DISK_EXT_SUPPORT],00HJZ.NoDiskExtension;====================================================================;INT13HAH=42H扩展磁盘调用;====================================================================;每次读取一个扇区MOVAH,42H;功能号LEASI,[BP-DAP_PACKET_SIZE];地址包地址;驱动器号MOVDL,[DriveNumber];驱动器号INT13HJC_DISK_ERROR;读取失败JMP_READ_SECTOR_OK;读取成功;====================================================================;;INT13H;AH=2柱面号：0-1023;AL=要读取的扇区数磁头号：0-255;CH=柱面号低8位扇区号：1-63;CL=柱面号高2位:6位扇区号;DH=磁头号;DL=驱动器号;;LBA=((cylinder*HeadsPerCylinder+heads)*SectorsPerTrack)+sector-1;;Sector=LBA%SectorsPerTrack+1;Head=(LBA/SectorsPerTrack)%HeadsPerCylinder;Cylinder=(LBA/SectorsPerTrack)/HeadsPerCylinder;;====================================================================.NoDiskExtension:;====================================================================;首先需要将扇区号转换为CHS地址;====================================================================;首先计算扇区号MOVAX,WORD[BP-DAP_SECTOR_LOW]MOVDX,WORD[BP-DAP_SECTOR_LOW+2]DIVWORD[SectorsPerTrack];AX=LBA/SectorsPerTrackDX=LDA%SectorsPerTrackMOVCX,DXINCCX;CL=SectorANDCL,3FH;1-63;再计算磁头号和柱面号XORDX,DX;DX:AX=LBA/SectorsPerTrackDIVWORD[HeadsPerCylinder];DX=(LBA/SectorsPerTrack)%HeadsPerCylinder=Head;AX=(LBA/SectorsPerTrack)/HeadsPerCylinder=CylinderMOVCH,AL;柱面号低8位SHLAH,6ORCL,AH;CL=柱面号高2位：6位扇区号MOVDH,DL;DL=磁头号;准备读取磁盘MOVAX,WORD[BP-DAP_BUFFER_SEG]MOVES,AXMOVBX,WORD[BP-DAP_BUFFER_OFF]MOVAX,0201H;每次只读取一个扇区;驱动器号MOVDL,[DriveNumber];驱动器号INT13HJC_DISK_ERROR;读取失败_READ_SECTOR_OK:POPA;恢复寄存器RET;====================================================================;;显示一个字符串;输入：;DS:SI=字符串的起始地址(以NULL结束);;====================================================================ShowMessage:LODSB;AL=DS:[SI]SI=SI+1ORAL,AL;检测是否遇到NULL字符串JZ_SHOW_ENDMOVAH,0EHMOVBX,07HINT10HJMPShowMessage_SHOW_END:RET;====================================================================;数据区;====================================================================LoaderNamedb"FDOSLDRBIN";第二阶段启动程序FDOSLDR.BINMessageMissLoaderdb"NOFDOSLDR.BIN.",0DH,0AH,00H;没有找到装载程序MessageDiskErrordb"DiskError.",0DH,0AH,00;磁盘错误消息MessageRestartdb"Pressanykeytorestart.",0DH,0AH,00;提示重启消息;====================================================================;扇区最后的标记字节(NASM不支持重复ORG);====================================================================PaddingTIMES510-($-$$)db00HSectorSignaturedw0AA55H;====================================================================;第二个扇区的代码(该代码位于分区的第四个扇区);====================================================================;====================================================================;查找根目录，检查是否有FDOSLDR.BIN文件;====================================================================_SEARCH_LOADER:;设置缓冲区MOVWORD[BP-DAP_BUFFER_OFF],DATA_BUF_OFF;0000:1000H;根目录起始扇区号MOVEAX,DWORD[RootDirectoryStart]MOVDWORD[BP-CURRENT_CLUSTER],EAX;检查下一个簇_NEXT_ROOT_CLUSTER:;根据簇号计算扇区号DECEAXDECEAX;EAX=EAX-2XOREBX,EBXMOVBL,BYTE[SectorsPerCluster]MULEBXADDEAX,DWORD[BP-DATA_START_SECTOR]MOVDWORD[BP-DAP_SECTOR_LOW],EAXMOVDL,[SectorsPerCluster];检查下一个扇区_NEXT_ROOT_SECTOR:;依次读取每个根目录扇区，检查是否存在FDOSLDR.BIN文件CALLReadSector;检查该扇区内容MOVDI,DATA_BUF_OFFMOVBL,BYTE[BP-DIR_PER_SECTOR];检查每一个目录项_NEXT_ROOT_ENTRY:CMPBYTE[DI],DIR_NAME_FREEJZ_MISSING_LOADER;NOMOREDIRENTRY;检查是否装载程序PUSHDI;保存DIMOVSI,LoaderNameMOVCX,11REPECMPSBJCXZ_FOUND_LOADER;装载Loader并运行;是否还有下一个目录项(内层循环)POPDIADDDI,DIR_ENTRY_SIZEDECBLJNZ_NEXT_ROOT_ENTRY;检查是否还有下一个扇区可读(外层循环)DECDLJZ_CHECK_NEXT_ROOT_CLUSTERINCDWORD[BP-DAP_SECTOR_LOW];增加扇区号JMP_NEXT_ROOT_SECTOR;检查下一个簇_CHECK_NEXT_ROOT_CLUSTER:;计算FAT所在的簇号和偏移;FatOffset=ClusterNum*4XOREDX,EDXMOVEAX,DWORD[BP-CURRENT_CLUSTER]SHLEAX,2XORECX,ECXMOVCX,WORD[BytesPerSector]DIVECX;EAX=SectorEDX=OFFSETADDEAX,DWORD[BP-FAT_START_SECTOR]MOVDWORD[BP-DAP_SECTOR_LOW],EAX;读取扇区CALLReadSector;检查下一个簇MOVDI,DXADDDI,DATA_BUF_OFFMOVEAX,DWORD[DI];EAX=下一个要读的簇号ANDEAX,CLUSTER_MASKMOVDWORD[BP-CURRENT_CLUSTER],EAXCMPEAX,CLUSTER_LAST;CX>=0FFFFFF8H，则意味着没有更多的簇了JB_NEXT_ROOT_CLUSTERJMP_MISSING_LOADER;====================================================================;装载FDOSLDR.BIN文件;====================================================================_FOUND_LOADER:;目录结构地址放在DI中POPDIXOREAX,EAXMOVAX,[DI+OFF_START_CLUSTER_HIGH];起始簇号高32位SHLAX,16MOVAX,[DI+OFF_START_CLUSTER_LOW];起始簇号低32位MOVDWORD[BP-CURRENT_CLUSTER],EAXMOVCX,OSLOADER_SEG;CX=缓冲区段地址_NEXT_DATA_CLUSTER:;根据簇号计算扇区号DECEAXDECEAX;EAX=EAX-2XOREBX,EBXMOVBL,BYTE[SectorsPerCluster]MULEBXADDEAX,DWORD[BP-DATA_START_SECTOR]MOVDWORD[BP-DAP_SECTOR_LOW],EAXMOVDL,[SectorsPerCluster];设置缓冲区MOVWORD[BP-DAP_BUFFER_SEG],CXMOVWORD[BP-DAP_BUFFER_OFF],00H;每个簇需要读取的扇区数MOVBL,BYTE[SectorsPerCluster]_NEXT_DATA_SECTOR:;读取簇中的每个扇区(内层循环);注意:通过检查文件大小，可以避免读取最后一个不满簇的所有大小;读取数据扇区CALLReadSector;更新地址，继续读取MOVAX,WORD[BytesPerSector]ADDWORD[BP-DAP_BUFFER_OFF],AXINCDWORD[BP-DAP_SECTOR_LOW];递增扇区号DECBL;内层循环计数JNZ_NEXT_DATA_SECTOR;检查下一个簇;更新读取下一个簇的缓冲区地址MOVCL,BYTE[SectorsPerCluster]MOVAX,WORD[BytesPerSector]SHRAX,4MULCLADDAX,WORD[BP-DAP_BUFFER_SEG]M