初始化时间

.vscode/settings.json

@@ -25,6 +25,7 @@
         "stdlib.h": "c",
         "cassert": "c",
         "*.inc": "c",
-        "clock.h": "c"
+        "clock.h": "c",
+        "time.h": "c"
     }
 }

src/Makefile

@@ -53,6 +53,7 @@ $(BUILD_PATH)/kernel.bin:$(BUILD_PATH)/kernel/start.o \
 		$(BUILD_PATH)/kernel/interrupt.o\
 		$(BUILD_PATH)/lib/stdlib.o\
 		$(BUILD_PATH)/kernel/clock.o\
+		$(BUILD_PATH)/kernel/time.o\
 
 	$(shell mkdir -p $(dir $@))
 	ld -m elf_i386 -static $^ -o $@ -Ttext $(KERNEL_ENTRY_POINT)

src/include/onix/onix.h

@@ -12,6 +12,7 @@
 #include <onix/interrupt.h>>
 #include <onix/stdlib.h>>
 #include <onix/clock.h>>
+#include <onix/time.h>>
 
 
 void kernel_init();

src/include/onix/stdlib.h

@@ -3,4 +3,7 @@
 #include <onix/types.h>
 void delay (u32 count);
 void hang();
+
+u8 bcd_to_bin(u8 value);
+u8 bin_to_bcd(u8 value);
 #endif

src/include/onix/time.h

@@ -0,0 +1,47 @@
+#ifndef ONIX_TIME_H
+#define ONIX_TIME_H
+#include <onix/types.h>
+#include <onix/debug.h>
+
+#define CMOS_ADDR 0x70 // CMOS 地址寄存器
+#define CMOS_DATA 0x71 // CMOS 数据寄存器
+
+// 下面是 CMOS 信息的寄存器索引
+#define CMOS_SECOND 0x00  // (0 ~ 59)
+#define CMOS_MINUTE 0x02  // (0 ~ 59)
+#define CMOS_HOUR 0x04    // (0 ~ 23)
+#define CMOS_WEEKDAY 0x06 // (1 ~ 7) 星期天 = 1，星期六 = 7
+#define CMOS_DAY 0x07     // (1 ~ 31)
+#define CMOS_MONTH 0x08   // (1 ~ 12)
+#define CMOS_YEAR 0x09    // (0 ~ 99)
+#define CMOS_CENTURY 0x32 // 可能不存在
+#define CMOS_NMI 0x80
+
+#define MINUTE 60          // 每分钟的秒数
+#define HOUR (60 * MINUTE) // 每小时的秒数
+#define DAY (24 * HOUR)    // 每天的秒数
+#define YEAR (365 * DAY)   // 每年的秒数，以 365 天算
+
+
+typedef struct tm{
+    u32 tm_sec;   // 秒数 [0，59]
+    u32 tm_min;   // 分钟数 [0，59]
+    u32 tm_hour;  // 小时数 [0，59]
+    u32 tm_mday;  // 1 个月的天数 [0，31]
+    u32 tm_mon;   // 1 年中月份 [0，11]
+    u32 tm_year;  // 从 1900 年开始的年数
+    u32 tm_wday;  // 1 星期中的某天 [0，6] (星期天 =0)
+    u32 tm_yday;  // 1 年中的某天 [0，365]
+    u32 tm_isdst; // 夏令时标志
+} tm;
+
+void time_read_bcd(tm *time);
+void time_read(tm *time);
+
+// 将struct tm 结构体类型表示的时间转换为从 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 +0000 (UTC) 到该时间点的秒数
+usize mktime(tm *time);
+
+void time_init();
+
+
+#endif

src/kernel/clock.c

@@ -4,14 +4,10 @@
 #include <onix/io.h>
 
 
-
-usize counter = 0;
 // 时钟中断的处理函数, 等下就替换掉默认的外中断处理函数
 void clock_handler(u8 handle_num){
     assert(handle_num == 0x20);  // 只允许时钟中断调用这个
     send_eoi(handle_num);  // 通知中断控制器, cpu正在处理这个中断了
-    counter += 1;
-    DEBUGK("clock handler %d", counter);
 }
 
 void pit_init(){
@@ -25,7 +21,7 @@ void clock_init(){
     pit_init();
     // 设置中断处理函数
     set_interrupt_handler(IRQ_CLOCK, clock_handler);
-    // 打开中断
+    // 打开时钟中断
     set_interrupt_mask(IRQ_CLOCK, true);
 }
 

src/kernel/main.c

@@ -16,8 +16,13 @@ void kernel_init(){
     // 初始化任务
     // task_init();
 
+    // 初始化时钟中断
     clock_init();
 
+    // 初始化时间
+    time_init();
+
+    
     asm volatile("sti\n");
     hang();
 

src/kernel/start.asm

@@ -9,10 +9,6 @@ global _start
 
 _start:
     call kernel_init
-    ; int 0x08
-    ; mov bx, 0
-    ; div bx
-
     jmp $
 
 

src/kernel/time.c

@@ -0,0 +1,195 @@
+#include <onix/time.h>
+
+
+
+
+// 每个月开始时的已经过去天数
+static u32 month[13] = {
+    0, // 这里占位，没有 0 月，从 1 月开始
+    0,
+    (31),
+    (31 + 29),
+    (31 + 29 + 31),
+    (31 + 29 + 31 + 30),
+    (31 + 29 + 31 + 30 + 31),
+    (31 + 29 + 31 + 30 + 31 + 30),
+    (31 + 29 + 31 + 30 + 31 + 30 + 31),
+    (31 + 29 + 31 + 30 + 31 + 30 + 31 + 31),
+    (31 + 29 + 31 + 30 + 31 + 30 + 31 + 31 + 30),
+    (31 + 29 + 31 + 30 + 31 + 30 + 31 + 31 + 30 + 31),
+    (31 + 29 + 31 + 30 + 31 + 30 + 31 + 31 + 30 + 31 + 30)};
+
+// 开机启动的时间点
+u32 startup_time;
+
+u32 century;
+
+u32 elapsed_leap_years(u32 year)
+{
+    u32 result = 0;
+    result += (year - 1) / 4;
+    result -= (year - 1) / 100;
+    result += (year + 299) / 400;
+    result -= (1970 - 1900) / 4;
+    return result;
+}
+
+bool is_leap_year(u32 year)
+{
+    return ((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)) || ((year + 1900) % 400 == 0);
+}
+
+void localtime(u32 stamp, tm *time)
+{
+    time->tm_sec = stamp % 60;
+
+    u32 remain = stamp / 60;
+
+    time->tm_min = remain % 60;
+    remain /= 60;
+
+    time->tm_hour = remain % 24;
+    u32 days = remain / 24;
+
+    time->tm_wday = (days + 4) % 7; // 1970-01-01 是星期四
+
+    // 这里产生误差显然需要 365 个闰年，不管了
+    u32 years = days / 365 + 70;
+    time->tm_year = years;
+    u32 offset = 1;
+    if (is_leap_year(years))
+        offset = 0;
+
+    days -= elapsed_leap_years(years);
+    time->tm_yday = days % (366 - offset);
+
+    u32 mon = 1;
+    for (; mon < 13; mon++)
+    {
+        if ((month[mon] - offset) > time->tm_yday)
+            break;
+    }
+
+    time->tm_mon = mon - 1;
+    time->tm_mday = time->tm_yday - month[time->tm_mon] + offset + 1;
+}
+
+// 这里生成的时间可能和 UTC 时间有出入
+// 与系统具体时区相关，不过也不要紧，顶多差几个小时
+// 这段代码的作用是将 struct tm 结构体类型表示的时间转换为从 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 +0000 (UTC) 到该时间点的秒数
+u32 mktime(tm *time)
+{
+    u32 res;
+    u32 year; // 1970 年开始的年数
+    // 下面从 1900 年开始的年数计算
+    if (time->tm_year >= 70)
+        year = time->tm_year - 70;
+    else
+        year = time->tm_year - 70 + 100;
+
+    // 这些年经过的秒数时间
+    res = YEAR * year;
+
+    // 已经过去的闰年，每个加 1 天
+    res += DAY * ((year + 1) / 4);
+
+    // 已经过完的月份的时间
+    res += month[time->tm_mon] * DAY;
+
+    // 如果 2 月已经过了，并且当前不是闰年，那么减去一天
+    if (time->tm_mon > 2 && ((year + 2) % 4))
+        res -= DAY;
+
+    // 这个月已经过去的天
+    res += DAY * (time->tm_mday - 1);
+
+    // 今天过去的小时
+    res += HOUR * time->tm_hour;
+
+    // 这个小时过去的分钟
+    res += MINUTE * time->tm_min;
+
+    // 这个分钟过去的秒
+    res += time->tm_sec;
+
+    return res;
+}
+
+u32 get_yday(tm *time)
+{
+    u32 res = month[time->tm_mon]; // 已经过去的月的天数
+    res += time->tm_mday;          // 这个月过去的天数
+
+    u32 year;
+    if (time->tm_year >= 70)
+        year = time->tm_year - 70;
+    else
+        year = time->tm_year - 70 + 100;
+
+    // 如果不是闰年，并且 2 月已经过去了，则减去一天
+    // 注：1972 年是闰年，这样算不太精确，忽略了 100 年的平年
+    if ((year + 2) % 4 && time->tm_mon > 2)
+    {
+        res -= 1;
+    }
+
+    return res;
+}
+
+// 从cmos芯片中读取到时间
+u8 cmos_read(u8 addr)
+ {
+     out_8(CMOS_ADDR, CMOS_NMI | addr);
+     return in_8(CMOS_DATA);
+ };
+
+void time_read_bcd(tm *time)
+{
+    // CMOS 的访问速度很慢。为了减小时间误差，在读取了下面循环中所有数值后，
+    // 若此时 CMOS 中秒值发生了变化，那么就重新读取所有值。
+    // 这样内核就能把与 CMOS 的时间误差控制在 1 秒之内。
+    do
+    {
+        time->tm_sec = cmos_read(CMOS_SECOND);
+        time->tm_min = cmos_read(CMOS_MINUTE);
+        time->tm_hour = cmos_read(CMOS_HOUR);
+        time->tm_wday = cmos_read(CMOS_WEEKDAY);
+        time->tm_mday = cmos_read(CMOS_DAY);
+        time->tm_mon = cmos_read(CMOS_MONTH);
+        time->tm_year = cmos_read(CMOS_YEAR);
+        century = cmos_read(CMOS_CENTURY);
+    } while (time->tm_sec != cmos_read(CMOS_SECOND));
+}
+
+void time_read(tm *time)
+{
+    time_read_bcd(time);
+    time->tm_sec = bcd_to_bin(time->tm_sec);
+    time->tm_min = bcd_to_bin(time->tm_min);
+    time->tm_hour = bcd_to_bin(time->tm_hour);
+    time->tm_wday = bcd_to_bin(time->tm_wday);
+    time->tm_mday = bcd_to_bin(time->tm_mday);
+    time->tm_mon = bcd_to_bin(time->tm_mon);
+    time->tm_year = bcd_to_bin(time->tm_year);
+    time->tm_yday = get_yday(time);
+    time->tm_isdst = -1;
+    century = bcd_to_bin(century);
+}
+
+void time_init()
+{
+    tm time;
+    // 读取时间
+    time_read(&time);
+    DEBUGK("startup time: %d%d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",
+         century,
+         time.tm_year,
+         time.tm_mon,
+         time.tm_mday,
+         time.tm_hour,
+         time.tm_min,
+         time.tm_sec);
+
+    // 计算得到时间戳
+    startup_time = mktime(&time);
+}

src/lib/stdlib.c

@@ -8,4 +8,12 @@ void hang(){
     while (true){
         
     }
+}
+
+
+u8 bcd_to_bin(u8 value){
+    return (value & 0xf) + (value >> 4) * 10;
+}
+u8 bin_to_bcd(u8 value){
+    return (value / 10) * 0x10 + (value % 10);
 }