自制简单U盘引导程序

2023-10-29

0基础如何编写并运行一个汇编程序？

这里涉及到两个概念：汇编器和链接器

汇编器（assembler）的作用是将用汇编语言编写的源程序转换成二进制形式的目标代码。Linux 平台的标准汇编器是 GAS，它是 GCC所依赖的后台汇编工具，通常包含在 binutils 软件包中。GAS 使用标准的 AT&T 汇编语法，可以用来汇编用 AT&T格式编写的程序：

由汇编器产生的目标代码是不能直接在计算机上运行的，它必须经过链接器的处理才能生成可执行代码。链接器通常用来将多个目标代码连接成一个可执行代码，这样可以先将整个程序分成几个模块来单独开发，然后才将它们组合(链接)成一个应用程序。Linux 使用 ld 作为标准的链接程序，它同样也包含在 binutils 软件包中。汇编程序在成功通过 GAS 或 NASM 的编译并生成目标代码后，就可以使用 ld 将其链接成可执行程序了：

准备工作：安装gcc,as86,ld86

gcc用于编译.c的程序，该程序用于将数据写入到U盘；
as86和ld86用于汇编和链接intel汇编语法下的汇编程序，该程序会写入数据到计算机的显示缓冲区，计算机会立即显示缓冲区的内容。
安装方法：

sudo apt-get install gcc bin86

编写并运行一个汇编程序步骤：

1.vim hello.s 创建一个.s的文件
2.编写hello.s 的内容
3.编译：as -o hello.o hello.s
4.链接：ld -s -o hello hello.o
5.执行：./hello

这里给出一在这里插入代码片个简单程序hello world的汇编源代码：

#hello.s 
.data                    
        msg : .string "Hello, world!\\n" 
        len = . - msg                   
.text                    
.global _start           
         
_start:                  
        movl $len, %edx  
        movl $msg, %ecx  
        movl $1, %ebx   
        movl $4, %eax    
        int  $0x80       
                                 
        movl $0,%ebx     
        movl $1,%eax     
        int  $0x80

题目描述

1、用汇编语言编写一小段程序，如在屏幕上输出一个字符。（调用中断）
2、利用命令或winhex等工具将编译好的二进制程序写入U盘的主引导记录
3、开机，选择U盘启动，观察实验效果。
4、进一步地，丰富前述程序的功能，如增加键盘中断，可以对键盘上的动作进行响应（如敲入某字符X，屏幕能回显即可）。
5、再次写入引导扇区，观察实验效果

下面是题目需要用到的一个小程序，屏幕输出按下的键盘：

NAME TURN
DSEG SEGMENT
A DB 'PLEASE INPUT (a~z):','$'
B DB 0AH,0DH,'$'
DSEG ENDS
SSEG SEGMENT STACK
DB 90H DUP(?)
SSEG ENDS
CSEG SEGMENT
ASSUME CS:CSEG,DS:DSEG,SS:SSEG
START:
MOV AX,DSEG
MOV DS,AX

MOV DX,OFFSET A///提示输入
MOV AH,09H
INT 21H

MOV AH,01H
INT 21H
MOV BL,AL
SUB BL,20H///转换

MOV DX,OFFSET B
MOV AH,09H
INT 21H

MOV DL,BL
MOV AH,02
INT 21H//输出

MOV AH,4CH
INT 21H/结束
CSEG ENDS
END START

步骤

编写能够在屏幕显示字符的汇编程序

vim bootsetc.s

entry start
start:
mov ax,#0xb800
mov ds,ax
mov byte[0],#0x4c
mov byte[1],#0x1f
hlt

执行命令

as86 -o bootsect.o bootsect.s 　　
ld86 -o bootsect bootsect.o

生成可执行文件bootsect。

编写可将数据写入U盘启动扇区的程序

vim write-mbr.c

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc,char*argv[]){
   	int dev_flag,file_flag;
  	unsigned char buffer[512];
	file_flag = open("./bootsect",O_RDONLY);
	if(file_flag == -1){
		perror("failed to read file boot");
	return -1;
}
	read(file_flag,buffer,510);
	close(file_flag);
	buffer[510] =0x55;
	buffer[511] =0xaa;
	dev_flag = open("/dev/sda",O_RDWR);
	if(dev_flag == -1){
		perror("failed to open device /dev/sda");
		return -1;
	}
	write(dev_flag,buffer,512);
	close(dev_flag);
	puts("successful.");
return 0;
}

执行命令

gcc -o write-mbr write-mbr.c

将U盘接入电脑，挂载到linux上

首先用命令 sudo fdisk -l 可以通过容量找到对应U盘的设备名称。
然后用命令 sudo mount /dev/sda /mnt/flash将U盘挂载到flash，注意该命令需要flash目录存在，不存在则要创建：
cd /mnt && sudo mkdir flash。
最后执行 ./write-mbr ,shell返回successful，说明写入成功。

卸载设备，将U盘插入一台电脑，并通过BIOS将启动项改为U盘优先。开机便可一看到一个蓝底白色的L字符。

注意

1)U盘在第二次插回linux主机时，会出现挂载失败的现象，原因可能是由于写入了512个字节的数据破坏了U盘关于分区，文件系统信息的记录，因此目前的解决办法就是重新格式化U盘，命令为 mkfs.vfat /dev/sda。格式化完成后挂载成功，即可在此写入程序。
2)每次都需要重新格式化U盘，然后挂载U盘，编译好几个文件，因此考虑写一个shell脚本一次性完成数据的写入任务。

运行结果

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