x86ベアメタル直線描画

目的

将来x86上でOSを介さずに動く簡単な3Dエンジンを開発したいと思っています。
今回は第一段階としてVGAに直接直線を描画する検証を行います。

参考にした筆者の過去記事

ブートローダや、32ビットへ移行する方法及びC言語でのベアメタル開発の手順は以下に纏めています。
DVDから直接起動してC言語を動かす手順

boot.asm,swtc.asm,linker.ldは前記事中のものを流用していますが、グラフィックモードへ切り替える為にswtc.asmのみ一部変更しています。

変更前:

swtc.asm

    mov ax, 0x0003
    int 0x10

変更後:

swtc.asm

    mov ax, 0x0013
    int 0x10

動作検証

QEMU

dynabook SS M10 11L/2

コード

kernel.c

#define VGA_MEM 0xA0000
#define SCREEN_W 320
#define SCREEN_H 200


typedef unsigned char  u8;
typedef unsigned int   u32;


/* (x,y)座標にcで指定した色の点を打つ
  メモリは線形。(X,Y)の位置に対応するアドレスを求める公式 = 
  VRAM開始アドレス + Y*画面の解像度横 + X
*/
void put_pixel(int x, int y, u8 c)
{
    // 描画範囲外（負値は unsigned 変換で弾く）
    if ((unsigned)x >= SCREEN_W || (unsigned)y >= SCREEN_H)
        return;

    volatile u8 *vga = (volatile u8 *)VGA_MEM;
    vga[y * SCREEN_W + x] = c;
}

/* (x0,y0)→(x1,y1)へ線を描画
  ブレゼンハムのアルゴリズムを使用(※筆者もまだ完全に理解できていない)
*/
void draw_line(int x0, int y0, int x1, int y1, u8 color)
{
    int dx = x1 - x0;
    int dy = y1 - y0;

    int sx = (dx > 0) ? 1 : -1;
    int sy = (dy > 0) ? 1 : -1;

    if (dx < 0) dx = -dx;
    if (dy < 0) dy = -dy;

    int err = (dx > dy ? dx : -dy) >> 1;

    while (1)
    {
        put_pixel(x0, y0, color);

        if (x0 == x1 && y0 == y1)
            break;

        int e2 = err;
        if (e2 > -dx) { err -= dy; x0 += sx; }
        if (e2 <  dy) { err += dx; y0 += sy; }
    }
}

void idle_loop(void)
{
    while (1) {
        __asm__ volatile ("hlt");
    }
}

void kernel_main() {
    draw_line(0, 0, 319, 199, 15);     // 白斜線
    draw_line(0, 199, 319, 0, 12);     // 赤斜線
    draw_line(160, 0, 160, 199, 10);   // 緑縦線
    draw_line(0, 100, 319, 100, 14);   // 黄横線

    idle_loop();//while(1);は排熱の為にファンが回ってうるさい
}