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2022-04-16 14:46:02 +02:00
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121
devices/CGA.cc Executable file
View File

@ -0,0 +1,121 @@
/*****************************************************************************
* *
* C G A *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Mit Hilfe dieser Klasse kann man auf den Bildschirm des *
* PCs zugreifen. Der Zugriff erfolgt direkt auf der Hard- *
* wareebene, d.h. ueber den Bildschirmspeicher und den *
* I/O-Ports der Grafikkarte. *
* *
* Autor: Olaf Spinczyk, TU Dortmund *
* Aenderungen von Michael Schoettner, HHU, 21.8.2016 *
*****************************************************************************/
#include "devices/CGA.h"
/*****************************************************************************
* Methode: CGA::setpos *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Setzen des Cursors in Spalte x und Zeile y. *
*****************************************************************************/
void CGA::setpos (int x, int y) {
/* Hier muess Code eingefuegt werden */
}
/*****************************************************************************
* Methode: CGA::getpos *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Abfragem der Cursorposition *
* *
* Rückgabewerte: x und y *
*****************************************************************************/
void CGA::getpos (int &x, int &y) {
/* Hier muess Code eingefuegt werden */
}
/*****************************************************************************
* Methode: CGA::show *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Anzeige eines Zeichens mit Attribut an einer bestimmten *
* Stelle auf dem Bildschirm. *
* *
* Parameter: *
* x,y Position des Zeichens *
* character Das auszugebende Zeichen *
* attrib Attributbyte fuer das Zeichen *
*****************************************************************************/
void CGA::show (int x, int y, char character, unsigned char attrib) {
/* Hier muess Code eingefuegt werden */
}
/*****************************************************************************
* Methode: CGA::print *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Anzeige mehrerer Zeichen ab der aktuellen Cursorposition *
* '\n' fuer Zeilenvorschub. *
* *
* Parameter: *
* string Auszugebende Zeichenkette *
* n Laenger der Zeichenkette *
* attrib Attributbyte fuer alle Zeichen der Zeichenkette *
*****************************************************************************/
void CGA::print (char* string, int n, unsigned char attrib) {
/* Hier muess Code eingefuegt werden */
}
/*****************************************************************************
* Methode: CGA::scrollup *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Verschiebt den Bildschirminhalt um eine Zeile nach oben. *
* Die neue Zeile am unteren Bildrand wird mit Leerzeichen *
* gefuellt. *
*****************************************************************************/
void CGA::scrollup () {
/* Hier muess Code eingefuegt werden */
}
/*****************************************************************************
* Methode: CGA::clear *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Lösche den Textbildschirm. *
*****************************************************************************/
void CGA::clear () {
/* Hier muess Code eingefuegt werden */
}
/*****************************************************************************
* Methode: CGA::attribute *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Hilfsfunktion zur Erzeugung eines Attribut-Bytes aus *
* Hintergrund- und Vordergrundfarbe und der Angabe, ob das *
* Zeichen blinkend darzustellen ist. *
* *
* Parameter: *
* bg Background color *
* fg Foreground color *
* blink ywa/no *
*****************************************************************************/
unsigned char CGA::attribute (CGA::color bg, CGA::color fg, bool blink) {
/* Hier muess Code eingefuegt werden */
}

73
devices/CGA.h Executable file
View File

@ -0,0 +1,73 @@
/*****************************************************************************
* *
* C G A *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Mit Hilfe dieser Klasse kann man auf den Bildschirm des *
* PCs zugreifen. Der Zugriff erfolgt direkt auf der Hard- *
* wareebene, d.h. ueber den Bildschirmspeicher und den *
* I/O-Ports der Grafikkarte. *
* *
* Autor: Olaf Spinczyk, TU Dortmund *
* Aenderungen von Michael Schoettner, HHU, 21.8.2016 *
*****************************************************************************/
#ifndef __CGA_include__
#define __CGA_include__
#include "kernel/IOport.h"
class CGA {
private:
IOport index_port; // Auswahl eines Register der Grafikkarte
IOport data_port; // Lese-/Schreib-Zugriff auf Register der Grafikk.
// Copy Konstrutkor unterbinden
CGA(const CGA &copy);
public:
const char *CGA_START; // Startadresse des Buldschirmspeichers
// Konstruktur mit Initialisierung der Ports
CGA () : index_port (0x3d4), data_port (0x3d5) {
CGA_START = (const char*)0xb8000;
}
// Konstanten fuer die moeglichen Farben im Attribut-Byte.
typedef enum {
BLACK, BLUE, GREEN, CYAN, RED, MAGENTA, BROWN, LIGHT_GREY,
DARK_GREY, LIGHT_BLUE, LIGHT_GREEN, LIGHT_CYAN, LIGHT_RED,
LIGHT_MAGENTA, YELLOW, WHITE
} color;
// Standardzeichenfarbe
enum { STD_ATTR = BLACK << 4 | LIGHT_GREY };
// Groesse des Bildschirms (25 Zeilen, 80 Spalten)
enum { ROWS = 25, COLUMNS = 80 };
// Setzen des Cursors in Spalte x und Zeile y.
void setpos (int x, int y);
// Abfragen der Cursorpostion
void getpos (int& x, int& y);
// Anzeige eines Zeichens mit Attribut an einer bestimmten Stelle
void show (int x, int y, char character, unsigned char attrib = STD_ATTR);
// Anzeige mehrerer Zeichen ab der aktuellen Cursorposition
void print (char* string, int n, unsigned char attrib = STD_ATTR);
// Verschiebt den Bildschirminhalt um eine Zeile nach oben.
// Neue Zeile am unteren Bildrand mit Leerzeichen fuellen
void scrollup ();
// Lösche den Textbildschirm
void clear ();
// Hilfsfunktion zur Erzeugung eines Attribut-Bytes
unsigned char attribute (CGA::color bg, CGA::color fg, bool blink);
};
#endif

31
devices/CGA_Stream.cc Executable file
View File

@ -0,0 +1,31 @@
/*****************************************************************************
* *
* C G A _ S T R E A M *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Die Klasse CGA_Stream ermoeglicht die Ausgabe verschied. *
* Datentypen als Zeichenketten auf dem CGA-Bildschirm eines*
* PCs. Fuer weitergehende Formatierung oder spezielle *
* Effekte stehen die Methoden der Klasse CGA_Stream zur *
* Verfuegung. *
* *
* Autor: Olaf Spinczyk, TU Dortmund *
* Aenderungen von Michael Schoettner, HHU, 1.8.16 *
*****************************************************************************/
#include "devices/CGA_Stream.h"
/*****************************************************************************
* Methode: CGA_Stream::flush *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Methode zur Ausgabe des Pufferinhalts der Basisklasse *
* StringBuffer. Die Methode wird implizit aufgerufen, *
* sobald der Puffer voll ist, kann aber auch explizit *
* verwendet werden, um eine Ausgabe zu erzwingen. *
*****************************************************************************/
void CGA_Stream::flush () {
print (buffer, pos);
pos = 0;
}

33
devices/CGA_Stream.h Executable file
View File

@ -0,0 +1,33 @@
/*****************************************************************************
* *
* C G A _ S T R E A M *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Die Klasse CGA_Stream ermoeglicht die Ausgabe verschied. *
* Datentypen als Zeichenketten auf dem CGA-Bildschirm eines*
* PCs. Fuer weitergehende Formatierung oder spezielle *
* Effekte stehen die Methoden der Klasse CGA zur *
* Verfuegung. *
* *
* Autor: Olaf Spinczyk, TU Dortmund *
* Aenderungen von Michael Schoettner, HHU, 06.04.20 *
*****************************************************************************/
#ifndef __CGA_Stream_include__
#define __CGA_Stream_include__
#include "devices/CGA.h"
#include "lib/OutStream.h"
class CGA_Stream : public OutStream, public CGA {
private:
CGA_Stream(CGA_Stream &copy); // Verhindere Kopieren
public:
CGA_Stream () : OutStream(), CGA () { flush(); }
// Methode zur Ausgabe des Pufferinhalts der Basisklasse StringBuffer.
virtual void flush ();
};
#endif

861
devices/PCSPK.cc Executable file
View File

@ -0,0 +1,861 @@
/*****************************************************************************
* *
* P C S P K *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Mit Hilfe dieser Klasse kann man Toene auf dem *
* PC-Lautsprecher ausgeben. *
* *
* Achtung: Qemu muss mit dem Parameter -soundhw pcspk aufgerufen *
* werden. Ansonsten kann man nichts hoeren. *
* *
* Autor: Michael Schoettner, HHU, 22.9.2016 *
*****************************************************************************/
#include "devices/PCSPK.h"
#include "kernel/Globals.h"
/*****************************************************************************
* Methode: PCSPK::play *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Ton abspielen. *
* *
* Rückgabewerte: f: Frequenz des Tons *
* len: Laenge des Tons in ms *
*****************************************************************************/
void PCSPK::play (float f, int len) {
int freq = (int)f;
int cntStart = 1193180 / freq;
int status;
// Zaehler laden
control.outb (0xB6); // Zaehler-2 konfigurieren
data2.outb (cntStart%256); // Zaehler-2 laden (Lobyte)
data2.outb (cntStart/256); // Zaehler-2 laden (Hibyte)
// Lautsprecher einschalten
status = (int)ppi.inb (); // Status-Register des PPI auslesen
ppi.outb ( status|3 ); // Lautpsrecher Einschalten
// Pause
delay(len);
// Lautsprecher ausschalten
off ();
}
/*****************************************************************************
* Methode: PCSPK::off *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Lautsprecher ausschalten. *
*****************************************************************************/
void PCSPK::off () {
int status;
status = (int)ppi.inb (); // Status-Register des PPI auslesen
ppi.outb ( (status>>2)<<2 ); // Lautsprecher ausschalten
}
/*****************************************************************************
* Methode: PCSPK::readCounter *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Zaehler von PIT Channel 0 auslesen. *
* (wird fuer delay benoetigt). *
* *
* Rückgabewerte: counter *
*****************************************************************************/
inline unsigned int PCSPK::readCounter() {
unsigned char lo, hi;
control.outb (0x0); // Latch Command
lo = data0.inb (); // Lobyte des Counters auslesen
hi = data0.inb (); // Hibyte des Counters auslesen
return (hi << 8) | lo;
}
/*****************************************************************************
* Methode: PCSPK::delay *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Verzoegerung um X ms (in 1ms Schritten; Min. 1ms). *
* *
* Parameter: time (delay in ms) *
*****************************************************************************/
inline void PCSPK::delay (int time) {
/* Hier muess Code eingefuegt werden */
}
/*****************************************************************************
* Methode: PCSPK::tetris *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Tetris Sound, Kévin Rapaille, August 2013 *
* https://gist.github.com/XeeX/6220067 *
*****************************************************************************/
void PCSPK::tetris () {
play(658, 125);
play(1320, 500);
play(990, 250);
play(1056, 250);
play(1188, 250);
play(1320, 125);
play(1188, 125);
play(1056, 250);
play(990, 250);
play(880, 500);
play(880, 250);
play(1056, 250);
play(1320, 500);
play(1188, 250);
play(1056, 250);
play(990, 750);
play(1056, 250);
play(1188, 500);
play(1320, 500);
play(1056, 500);
play(880, 500);
play(880, 500);
delay(250);
play(1188, 500);
play(1408, 250);
play(1760, 500);
play(1584, 250);
play(1408, 250);
play(1320, 750);
play(1056, 250);
play(1320, 500);
play(1188, 250);
play(1056, 250);
play(990, 500);
play(990, 250);
play(1056, 250);
play(1188, 500);
play(1320, 500);
play(1056, 500);
play(880, 500);
play(880, 500);
delay(500);
play(1320, 500);
play(990, 250);
play(1056, 250);
play(1188, 250);
play(1320, 125);
play(1188, 125);
play(1056, 250);
play(990, 250);
play(880, 500);
play(880, 250);
play(1056, 250);
play(1320, 500);
play(1188, 250);
play(1056, 250);
play(990, 750);
play(1056, 250);
play(1188, 500);
play(1320, 500);
play(1056, 500);
play(880, 500);
play(880, 500);
delay(250);
play(1188, 500);
play(1408, 250);
play(1760, 500);
play(1584, 250);
play(1408, 250);
play(1320, 750);
play(1056, 250);
play(1320, 500);
play(1188, 250);
play(1056, 250);
play(990, 500);
play(990, 250);
play(1056, 250);
play(1188, 500);
play(1320, 500);
play(1056, 500);
play(880, 500);
play(880, 500);
delay(500);
play(660, 1000);
play(528, 1000);
play(594, 1000);
play(495, 1000);
play(528, 1000);
play(440, 1000);
play(419, 1000);
play(495, 1000);
play(660, 1000);
play(528, 1000);
play(594, 1000);
play(495, 1000);
play(528, 500);
play(660, 500);
play(880, 1000);
play(838, 2000);
play(660, 1000);
play(528, 1000);
play(594, 1000);
play(495, 1000);
play(528, 1000);
play(440, 1000);
play(419, 1000);
play(495, 1000);
play(660, 1000);
play(528, 1000);
play(594, 1000);
play(495, 1000);
play(528, 500);
play(660, 500);
play(880, 1000);
play(838, 2000);
off ();
}
/*****************************************************************************
* Methode: PCSPK::tetris *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Clint, Part of Daft Punk’s Aerodynamic *
* https://www.kirrus.co.uk/2010/09/linux-beep-music/ *
*****************************************************************************/
void PCSPK::aerodynamic() {
play(587.3, 122);
play(370.0, 122);
play(493.9, 122);
play(370.0, 122);
play(587.3, 122);
play(370.0, 122);
play(493.9, 122);
play(370.0, 122);
play(587.3, 122);
play(370.0, 122);
play(493.9, 122);
play(370.0, 122);
play(587.3, 122);
play(370.0, 122);
play(493.9, 122);
play(370.0, 122);
play(587.3, 122);
play(415.3, 122);
play(493.9, 122);
play(415.3, 122);
play(587.3, 122);
play(415.3, 122);
play(493.9, 122);
play(415.3, 122);
play(587.3, 122);
play(415.3, 122);
play(493.9, 122);
play(415.3, 122);
play(587.3, 122);
play(415.3, 122);
play(493.9, 122);
play(415.3, 122);
play(784.0, 122);
play(493.9, 122);
play(659.3, 122);
play(493.9, 122);
play(784.0, 122);
play(493.9, 122);
play(659.3, 122);
play(493.9, 122);
play(784.0, 122);
play(493.9, 122);
play(659.3, 122);
play(493.9, 122);
play(784.0, 122);
play(493.9, 122);
play(659.3, 122);
play(493.9, 122);
play(659.3, 122);
play(440.0, 122);
play(554.4, 122);
play(440.0, 122);
play(659.3, 122);
play(440.0, 122);
play(554.4, 122);
play(440.0, 122);
play(659.3, 122);
play(440.0, 122);
play(554.4, 122);
play(440.0, 122);
play(659.3, 122);
play(440.0, 122);
play(554.4, 122);
play(440.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(830.6, 122);
play(987.8, 122);
play(830.6, 122);
play(1174.7, 122);
play(830.6, 122);
play(987.8, 122);
play(830.6, 122);
play(1174.7, 122);
play(830.6, 122);
play(987.8, 122);
play(830.6, 122);
play(1174.7, 122);
play(830.6, 122);
play(987.8, 122);
play(830.6, 122);
play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(880.0, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(880.0, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(880.0, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(830.6, 122);
play(987.8, 122);
play(830.6, 122);
play(1174.7, 122);
play(830.6, 122);
play(987.8, 122);
play(830.6, 122);
play(1174.7, 122);
play(830.6, 122);
play(987.8, 122);
play(830.6, 122);
play(1174.7, 122);
play(830.6, 122);
play(987.8, 122);
play(830.6, 122);
play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(880.0, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(880.0, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(880.0, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
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play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
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play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
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play(830.6, 122);
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play(830.6, 122);
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play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
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play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(880.0, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(880.0, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(880.0, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(740.0, 122);
play(987.8, 122);
play(740.0, 122);
play(1174.7, 122);
play(830.6, 122);
play(987.8, 122);
play(830.6, 122);
play(1174.7, 122);
play(830.6, 122);
play(987.8, 122);
play(830.6, 122);
play(1174.7, 122);
play(830.6, 122);
play(987.8, 122);
play(830.6, 122);
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play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1568.0, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(987.8, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(880.0, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(880.0, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(880.0, 122);
play(1318.5, 122);
play(880.0, 122);
play(1108.7, 122);
play(880.0, 122);
off ();
}

94
devices/PCSPK.h Executable file
View File

@ -0,0 +1,94 @@
/*****************************************************************************
* *
* P C S P K *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Mit Hilfe dieser Klasse kann man Toene auf dem *
* PC-Lautsprecher ausgeben. *
* *
* Achtung: Qemu muss mit dem Parameter -soundhw pcspk aufgerufen *
* werden. Ansonsten kann man nichts hoeren. *
* *
* Autor: Michael Schoettner, HHU, 22.9.2016 *
*****************************************************************************/
#ifndef __PCSPK_include__
#define __PCSPK_include__
#include "kernel/IOport.h"
// Note, Frequenz
#define C0 130.81
#define C0X 138.59
#define D0 146.83
#define D0X 155.56
#define E0 164.81
#define F0 174.61
#define F0X 185.00
#define G0 196.00
#define G0X 207.65
#define A0 220.00
#define A0X 233.08
#define B0 246.94
#define C1 261.63
#define C1X 277.18
#define D1 293.66
#define D1X 311.13
#define E1 329.63
#define F1 349.23
#define F1X 369.99
#define G1 391.00
#define G1X 415.30
#define A1 440.00
#define A1X 466.16
#define B1 493.88
#define C2 523.25
#define C2X 554.37
#define D2 587.33
#define D2X 622.25
#define E2 659.26
#define F2 698.46
#define F2X 739.99
#define G2 783.99
#define G2X 830.61
#define A2 880.00
#define A2X 923.33
#define B2 987.77
#define C3 1046.50
class PCSPK {
private:
IOport control; // Steuerregister (write only)
IOport data0; // Zaehler-0 Datenregister (read/write)
IOport data2; // Zaehler-2 Datenregister
IOport ppi; // Status-Register des PPI
PCSPK (const PCSPK &copy); // Verhindere Kopieren
// Verzoegerung um X ms (in 1ms Schritten; Min. 1ms)
inline void delay (int time);
// Zaehler von PIT Channel 0 auslesen (wird fuer delay benoetigt)
inline unsigned int readCounter ();
public:
// Konstruktor. Initialisieren der Ports.
PCSPK () : control(0x43), data0(0x40), data2(0x42), ppi(0x61) {}
// Demo Sounds
void tetris ();
void aerodynamic ();
// Ton abspielen
void play (float f, int len);
// Lautsprecher ausschalten
void off ();
};
#endif

30
kernel/CPU.h Executable file
View File

@ -0,0 +1,30 @@
/*****************************************************************************
* *
* C P U *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Implementierung einer Abstraktion fuer den Prozessor. *
* *
* Autor: Michael Schoettner, 30.7.16 *
*****************************************************************************/
#ifndef __CPU_include__
#define __CPU_include__
class CPU {
private:
CPU(const CPU &copy); // Verhindere Kopieren
public:
CPU() {}
// Time-Stamp-Counter auslesen
inline unsigned long long int rdtsc() {
unsigned long long int ret;
asm volatile ( "rdtsc" : "=A"(ret) );
return ret;
}
};
#endif

17
kernel/Globals.cc Executable file
View File

@ -0,0 +1,17 @@
/*****************************************************************************
* *
* G L O B A L S *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Globale Variablen des Systems. *
* *
* Autor: Michael Schoettner, 30.7.16 *
*****************************************************************************/
#include "kernel/Globals.h"
CPU cpu; // CPU-spezifische Funktionen
PCSPK pcspk; // PC-Lautsprecher
CGA_Stream kout; // Ausgabe-Strom fuer Kernel

21
kernel/Globals.h Executable file
View File

@ -0,0 +1,21 @@
/*****************************************************************************
* *
* G L O B A L S *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Globale Variablen des Systems. *
* *
* Autor: Michael Schoettner, 30.7.16 *
*****************************************************************************/
#ifndef __Globals_include__
#define __Globals_include__
#include "kernel/CPU.h"
#include "devices/PCSPK.h"
#include "devices/CGA_Stream.h"
extern CPU cpu; // CPU-spezifische Funktionen
extern PCSPK pcspk; // PC-Lautsprecher
extern CGA_Stream kout; // Ausgabe-Strom fuer Kernel
#endif

76
kernel/IOport.h Executable file
View File

@ -0,0 +1,76 @@
/*****************************************************************************
* *
* I O P O R T *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Diese Klasse dient dem Zugriff auf die Ein-/Ausgabe *
* Ports des PCs. Beim PC gibt es einen gesonderten I/O- *
* Adressraum, der nur mittels der Maschineninstruktionen *
* 'in' und 'out' angesprochen werden kann. Ein IOport- *
* Objekt wird beim Erstellen an eine Adresse des I/O- *
* Adressraums gebunden und kann dann fuer byte- oder *
* wortweise Ein- oder Ausgaben verwendet werden. *
* *
* Autor: Michael Schoettner, 28.8.2016 *
*****************************************************************************/
#ifndef __IOport_include__
#define __IOport_include__
class IOport {
// Kopieren erlaubt!
// 16-Bit Adresse im I/O-Adressraum
unsigned short address;
public:
// Konstruktor, speichert Port-Adresse
IOport (unsigned short a) : address (a) { };
// Byteweise Ausgabe eines Wertes ueber einen I/O-Port.
void outb (unsigned char val) const {
asm volatile ( "outb %0, %1" : : "a"(val), "Nd"(address) );
}
// Wortweise Ausgabe eines Wertes ueber einen I/O-Port.
void outw (unsigned short val) const {
asm volatile ( "outw %0, %1" : : "a"(val), "Nd"(address) );
}
// 32-Bit Ausgabe eines Wertes ueber einen I/O-Port.
void outdw (unsigned int val) const {
asm volatile ( "outl %0, %1" : : "a"(val), "Nd"(address) );
}
// Byteweises Einlesen eines Wertes ueber einen I/O-Port.
unsigned char inb () const {
unsigned char ret;
asm volatile ( "inb %1, %0"
: "=a"(ret)
: "Nd"(address) );
return ret;
}
// Wortweises Einlesen eines Wertes ueber einen I/O-Port.
unsigned short inw () const {
unsigned short ret;
asm volatile ( "inw %1, %0"
: "=a"(ret)
: "Nd"(address) );
return ret;
}
// 32-Bit Einlesen eines Wertes ueber einen I/O-Port.
unsigned int indw () const {
unsigned int ret;
asm volatile ( "inl %1, %0"
: "=a"(ret)
: "Nd"(address) );
return ret;
}
};
#endif

21
kernel/interrupts/IntDispatcher.cc Executable file
View File

@ -0,0 +1,21 @@
/*****************************************************************************
* *
* I N T D I S P A T C H E R *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Zentrale Unterbrechungsbehandlungsroutine des Systems. *
* Der Parameter gibt die Nummer des aufgetretenen *
* Interrupts an. Wenn eine Interrupt Service Routine *
* registriert ist, wird diese aufgerufen. *
* *
* Autor: Michael Schoettner, 30.7.16 *
*****************************************************************************/
extern "C" void int_disp (unsigned int slot);
// Low-Level Interrupt-Behandlung. (Die Funktion wird spaeter noch erweitert)
void int_disp (unsigned int slot) {
}

160
lib/OutStream.cc Executable file
View File

@ -0,0 +1,160 @@
/*****************************************************************************
* *
* O U T S T R E A M *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Die Klasse OutStream enthaelt die Definition des *
* << Operators fuer die wichtigsten der vordefinierten *
* Datentypen und realisiert somit die bekannte Ausgabe- *
* funktion der C++ iO_Stream Bibliothek. Zur Zeit wird *
* die Darstellung von Zeichen, Zeichenketten und ganzen *
* Zahlen unterstuetzt. Ein weiterer << Operator erlaubt *
* die Verwendung von Manipulatoren. *
* *
* Neben der Klasse OutStream sind hier auch die *
* Manipulatoren hex, dec, oct und bin fuer die Wahl der *
* Basis bei der Zahlendarstellung, sowie endl fuer den *
* Zeilenumbruch definiert. *
* *
* Autor: Olaf Spinczyk, TU Dortmund *
* Aenderungen von Michael Schoettner, HHU, 1.8.16 *
*****************************************************************************/
#include "lib/OutStream.h"
//
// Zeichen und Zeichenketten in Stream ausgeben
//
OutStream& OutStream::operator << (char c) {
put(c);
return *this;
}
OutStream& OutStream::operator << (unsigned char c) {
return *this << (char) c;
}
OutStream& OutStream::operator << (char* string) {
char* pos = string;
while (*pos) {
put (*pos);
pos++;
}
return *this;
}
//
// Ganzer Zahlen im Zahlensystem zur Basis base in Stream ausgeveb
// Alle vorzeichenbehafteten Datentypen werden als long dargestellt,
// Alle vorzeichenlosen als unsigned long.
OutStream& OutStream::operator << (short ival) {
return *this << (long) ival;
}
OutStream& OutStream::operator << (unsigned short ival) {
return *this << (unsigned long) ival;
}
OutStream& OutStream::operator << (int ival) {
return *this << (long) ival;
}
OutStream& OutStream::operator << (unsigned int ival) {
return *this << (unsigned long) ival;
}
// Darstellung eine vorzeichenbehafteten ganzen Zahl.
OutStream& OutStream::operator << (long ival) {
// Bei negativen Werten wird ein Minuszeichen ausgegeben.
if (ival < 0) {
put ('-');
ival = -ival;
}
// Dann wird der Absolutwert als vorzeichenlose Zahl ausgegeben.
return *this << (unsigned long) ival;
}
// Darstellung einer vorzeichenlosen ganzen Zahl.
OutStream& OutStream::operator << (unsigned long ival) {
unsigned long div;
char digit;
if (base == 8)
put ('0'); // oktale Zahlen erhalten eine fuehrende Null
else if (base == 16) {
put ('0'); // hexadezimale Zahlen ein "0x"
put ('x');
}
// Bestimmung der groessten Potenz der gewaehlten Zahlenbasis, die
// noch kleiner als die darzustellende Zahl ist.
for (div = 1; ival/div >= (unsigned long) base; div *= base);
// ziffernweise Ausgabe der Zahl
for (; div > 0; div /= (unsigned long) base) {
digit = ival / div;
if (digit < 10)
put ('0' + digit);
else
put ('a' + digit - 10);
ival %= div;
}
return *this;
}
// Darstellung eines Zeigers als hexadezimale ganze Zahl
OutStream& OutStream::operator << (void* ptr) {
int oldbase = base;
base = 16;
*this << (unsigned long) ptr;
base = oldbase;
return *this;
}
// Aufruf einer Manipulatorfunktion
OutStream& OutStream::operator << (OutStream& (*f) (OutStream&)) {
return f(*this);
}
//
// Manipulatorfunktionen
//
// Die folgenden Funktionen erhalten und liefern jeweils eine Referenz auf
// ein OutStream Objekt. Da die Klasse O_Stream einen Operator << fuer
// derartige Funktionen definiert, koennen sie mit Hilfe dieses Operators
// aufgerufen und sogar in weitere Eingaben eingebettet werden.
// Aufgabe der Manipulatoren ist, die Darstellung der nachfolgenden Ausgaben
// zu beeinflussen, z.B durch die Wahl des Zahlensystems.
// Fuege einen Zeilenumbruch in die Ausgabe ein.
OutStream& endl (OutStream& os) {
os << '\n';
os.flush ();
return os;
}
// Waehlt das binaere Zahlensystem aus.
OutStream& bin (OutStream& os) {
os.base = 2;
return os;
}
// Waehlt das oktale Zahlensystem aus.
OutStream& oct (OutStream& os) {
os.base = 8;
return os;
}
// Waehlt das dezimale Zahlensystem aus.
OutStream& dec (OutStream& os) {
os.base = 10;
return os;
}
// Waehlt das hexadezimale Zahlensystem aus.
OutStream& hex (OutStream& os) {
os.base = 16;
return os;
}

92
lib/OutStream.h Executable file
View File

@ -0,0 +1,92 @@
/*****************************************************************************
* *
* O U T S T R E A M *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Die Klasse OutStream enthaelt die Definition des *
* << Operators fuer die wichtigsten der vordefinierten *
* Datentypen und realisiert somit die bekannte Ausgabe- *
* funktion der C++ iO_Stream Bibliothek. Zur Zeit wird *
* die Darstellung von Zeichen, Zeichenketten und ganzen *
* Zahlen unterstuetzt. Ein weiterer << Operator erlaubt *
* die Verwendung von Manipulatoren. *
* *
* Neben der Klasse OutStream sind hier auch die *
* Manipulatoren hex, dec, oct und bin fuer die Wahl der *
* Basis bei der Zahlendarstellung, sowie endl fuer den *
* Zeilenumbruch definiert. *
* *
* Autor: Olaf Spinczyk, TU Dortmund *
* Aenderungen von Michael Schoettner, HHU, 06.04.20 *
*****************************************************************************/
#ifndef __OutStream_include__
#define __OutStream_include__
#include "lib/StringBuffer.h"
class OutStream : public StringBuffer {
private:
OutStream(const OutStream &copy); // Verhindere Kopieren
public:
int base; // Basis des Zahlensystems: z.B. 2, 8, 10 oder 16
OutStream () : StringBuffer () { base = 10; } // initial Dezimalsystem
virtual void flush () = 0; // weiterhin undefiniert
// OPERATOR << : Umwandlung des angegebenen Datentypes in eine
// Zeichenkette.
// Darstellung eines Zeichens (trivial)
OutStream& operator << (char c);
OutStream& operator << (unsigned char c);
// Darstellung einer nullterminierten Zeichenkette
OutStream& operator << (char* string);
// Darstellung ganzer Zahlen im Zahlensystem zur Basis base
OutStream& operator << (short ival);
OutStream& operator << (unsigned short ival);
OutStream& operator << (int ival);
OutStream& operator << (unsigned int ival);
OutStream& operator << (long ival);
OutStream& operator << (unsigned long ival);
// Darstellung eines Zeigers als hexadezimale ganze Zahl
OutStream& operator << (void* ptr);
// Aufruf einer Manipulatorfunktion
OutStream& operator << (OutStream& (*f) (OutStream&));
};
//
// Manipulatorfunktionen
//
// Die folgenden Funktionen erhalten und liefern jeweils eine Referenz auf
// ein OutStream Objekt. Da die Klasse OutStream einen Operator << fuer
// derartige Funktionen definiert, koennen sie mit Hilfe dieses Operators
// aufgerufen und sogar in weitere Eingaben eingebettet werden.
// Aufgabe der Manipulatoren ist, die Darstellung der nachfolgenden Ausgaben
// zu beeinflussen, z.B durch die Wahl des Zahlensystems.
// Zeilenumbruch in Ausgabe einfuegen.
OutStream& endl (OutStream& os);
// Waehle binaeres Zahlensystem aus.
OutStream& bin (OutStream& os);
// Waehle oktales Zahlensystem aus.
OutStream& oct (OutStream& os);
// Waehle dezimales Zahlensystem aus.
OutStream& dec (OutStream& os);
// Waehle hexadezimales Zahlensystem aus.
OutStream& hex (OutStream& os);
#endif

38
lib/StringBuffer.cc Executable file
View File

@ -0,0 +1,38 @@
/*****************************************************************************
* *
* S T R I N G B U F F E R *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Die Klasse StringBuffer stellt einen Puffer fuer die *
* Sammlung von Zeichen zur Darstellung auf dem Bildschirm *
* oder anderen Ausgabegeraeten bereit. Die Ausgabe der *
* Zeichen erfolgt, sobald der Puffer voll ist oder wenn *
* explizit die Methode flush() aufgerufen wird. *
* Da StringBuffer geraeteunabhaengig sein soll, ist *
* flush() eine virtuelle Methode, die von den abgeleiteten *
* Klassen definiert werden muss. *
* *
* Autor: Olaf Spinczyk, TU Dortmund *
* Aenderungen von Michael Schoettner, HHU, 1.8.16 *
*****************************************************************************/
#include "lib/StringBuffer.h"
/*****************************************************************************
* Methode: StringBuffer::put *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Fuegt ein Zeichen in den Puffer ein. Wenn der Puffer *
* daraufhin voll ist, wird er durch Aufruf der Methode *
* flush geleert. *
* *
* Parameter: *
* c: Einzufuegendes Zeichen. *
*****************************************************************************/
void StringBuffer::put (char c) {
buffer[pos] = c;
pos++;
if (pos == sizeof (buffer))
flush ();
}

47
lib/StringBuffer.h Executable file
View File

@ -0,0 +1,47 @@
/*****************************************************************************
* *
* S T R I N G B U F F E R *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Die Klasse StringBuffer stellt einen Puffer fuer die *
* Sammlung von Zeichen zur Darstellung auf dem Bildschirm *
* oder anderen Ausgabegeraeten bereit. Die Ausgabe der *
* Zeichen erfolgt, sobald der Puffer voll ist oder wenn *
* explizit die Methode flush() aufgerufen wird. *
* Da StringBuffer geraeteunabhaengig sein soll, ist *
* flush() eine virtuelle Methode, die von den abgeleiteten *
* Klassen definiert werden muss. *
* *
* Autor: Olaf Spinczyk, TU Dortmund *
* Aenderungen von Michael Schoettner, HHU, 06.04.20 *
*****************************************************************************/
#ifndef __StringBuffer_include__
#define __StringBuffer_include__
class StringBuffer {
private:
StringBuffer(const StringBuffer &copy); // Verhindere Kopieren
// Alle Variablen und Methoden dieser Klasse sind "protected",
// da die abgeleiteten Klassen einen direkten Zugriff auf den
// Puffer, den Konstruktor, den Destruktor und die Methode put
// benoetigen. Die Methode flush() muss sowieso neu definiert
// werden und kann dann auch public werden.
protected:
char buffer[80];
int pos;
// StringBuffer: Im Konstruktor wird der Puffer als leer markiert.
StringBuffer () : pos(0) {}
// Fuegt ein Zeichen in den Puffer ein. Wenn der Puffer
void put (char c);
// Methode zur Ausgabe des Pufferinhalts
virtual void flush () = 0;
};
#endif

31
main.cc Executable file
View File

@ -0,0 +1,31 @@
/*****************************************************************************
* *
* M A I N *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Startroutine, wird direkt vom Bootlader angesprungen, *
* nachdem dieser in den Protected Mode geschaltet hat und *
* die GDT und IDT initalisiert hat. *
* *
* Autor: Michael Schoettner, HHU, 15.8.2016 *
*****************************************************************************/
#include "kernel/Globals.h"
#include "user/TextDemo.h"
#include "user/SoundDemo.h"
int main() {
/* Hier muess Code eingefuegt werden */
// Bildschirm loeschen.
// Startmeldung ausgeben
text_demo();
sound_demo();
while (1);
return 0;
}

17
user/SoundDemo.cc Executable file
View File

@ -0,0 +1,17 @@
/*****************************************************************************
* *
* S O U N D D E M O *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Test für den PC-Lautsprecher-Treiber. *
* *
* Autor: Michael Schoettner, HHU, 26.10.2018 *
*****************************************************************************/
#include "kernel/Globals.h"
void sound_demo() {
/* Hier muess Code eingefuegt werden */
}

16
user/SoundDemo.h Executable file
View File

@ -0,0 +1,16 @@
/*****************************************************************************
* *
* S O U N D D E M O *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Test für den PC-Lautsprecher-Treiber. *
* *
* Autor: Michael Schoettner, HHU, 26.10.2018 *
*****************************************************************************/
#ifndef __SoundDemo_include__
#define __SondDemo_include__
void sound_demo();
#endif

18
user/TextDemo.cc Executable file
View File

@ -0,0 +1,18 @@
/*****************************************************************************
* *
* T E X T D E M O *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Testausgaben für den CGA-Treiber. *
* *
* Autor: Michael Schoettner, HHU, 26.10.2018 *
*****************************************************************************/
#include "kernel/Globals.h"
void text_demo() {
/* Hier muess Code eingefuegt werden */
}

16
user/TextDemo.h Executable file
View File

@ -0,0 +1,16 @@
/*****************************************************************************
* *
* T E X T D E M O *
* *
*---------------------------------------------------------------------------*
* Beschreibung: Testausgaben für den CGA-Treiber. *
* *
* Autor: Michael Schoettner, HHU, 26.10.2018 *
*****************************************************************************/
#ifndef __TextDemo_include__
#define __TextDemo_include__
void text_demo();
#endif