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# Deshab 桌面环境架构设计
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## 1. 概述
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Deshab 桌面环境（Deshab Desktop Environment, DDE）是基于 UTSM/DSK 内核的图形桌面系统，
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运行在 SAS-R0（单地址空间 Ring0）任务模型上，使用 "Sealed Arc" 视觉风格系统。
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**设计原则**：
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- **SAS-R0 适配**：无内存隔离，所有应用共享地址空间，信任模型为 Ring0 全信任
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- **单屏幕协作**：初期采用"多窗口前台 + 桌面后台"模式，桌面管理器始终驻留
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- **应用独立开发**：内置应用使用回调模式；未来工具应用为独立 .elf，通过 ELF 加载方式载入
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- **帧缓冲直绘**：无 GPU 加速，所有渲染通过 du_context 直接写 framebuffer
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**当前实现状态**：desktop.elf 已实现完整的桌面管理器框架，包括窗口管理、事件路由、
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PS/2 鼠标初始化+轮询、光标 save/restore、任务栏、桌面图标和 3 个内置应用。
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## 2. 系统架构
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┌─────────────────────────────────────────────────────┐
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│ Framebuffer │
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│ ┌─────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ Desktop Manager (desktop.elf) │ │
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│ │ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │ │
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│ │ │ Window 1 │ │ Window 2 │ │ Window 3 │ │ │
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│ │ │ (bash) │ │ (editor) │ │ (calc) │ │ │
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│ │ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ │ │
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│ │ │ │
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│ │ ┌─────────────────────────────────────────┐│ │
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│ │ │ Taskbar (40px) ││ │
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│ │ └─────────────────────────────────────────┘│ │
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│ └─────────────────────────────────────────────┘ │
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└─────────────────────────────────────────────────────┘
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```
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## 3. 启动流程
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UEFI → Limine → utsm.elf → DKM 驱动加载
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→ deshab.elf (DSK) → spinner → firstInit.txt 检查
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→ mouseInit.elf → netman.elf → [首次] FirstInit.elf
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→ desktop.elf ← 桌面管理器
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DSK 在 FirstInit 完成或 firstInit=1 时，加载 `desktop.elf`。
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desktop.elf 通过 `dsk_entry(dsk_boot_context *ctx)` 入口接收系统上下文，
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自行初始化 PS/2 鼠标、注册应用、进入主事件循环。
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## 4. Desktop Manager 核心设计
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### 4.1 窗口模型
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```c
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typedef struct desktop_window {
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int id; /* 窗口 ID（自增分配） */
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int x, y, w, h; /* 窗口位置和尺寸 */
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int visible; /* 可见性 */
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int focused; /* 焦点 */
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int minimized; /* 最小化 */
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char title[48]; /* 窗口标题 */
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/* 应用关联 */
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int app_id; /* 关联的应用 ID（g_apps 索引） */
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void *app_state; /* 应用私有状态（on_create 返回值） */
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int closing; /* 关闭中标记 */
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int dirty; /* 脏标记（需要重绘） */
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} desktop_window;
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**Z 序**：窗口按数组顺序排列，数组末尾的窗口在最上层。`win_bring_to_front()` 将窗口移到数组末尾。
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**窗口限制**：最多 8 个窗口（`MAX_WINDOWS`）。
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**固定地址分配**：当前内置应用使用固定地址分配状态结构，避免堆依赖：
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- `0x4000000` — bash_state（终端）
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- `0x5000000` — editor_state（编辑器）
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- `0x6000000` — calc_state（计算器）
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### 4.2 事件系统
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```c
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typedef enum {
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EV_MOUSE_MOVE = 1,
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EV_MOUSE_DOWN,
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EV_MOUSE_UP,
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EV_KEY_DOWN,
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EV_KEY_UP,
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} ev_type;
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typedef struct {
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ev_type type;
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int mx, my; /* 鼠标全局坐标 */
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int button; /* 0=左, 1=右 */
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u8 scancode;
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int shift, ctrl, alt;
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} desktop_event;
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**事件路由**：
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1. **鼠标事件** → 从后往前命中测试 → 找到目标窗口 → 检查关闭按钮/标题栏/客户区 → 路由到窗口回调
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2. **键盘事件** → 当前焦点窗口的 `on_event` 回调
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3. **任务栏点击** → 桌面管理器直接处理（快速启动/窗口按钮）
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4. **桌面图标点击** → 桌面管理器处理（`launch_app()`）
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**拖拽机制**：
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- 鼠标按下 + 命中标题栏 → 进入拖拽模式（`g_dragging=1`）
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- 拖拽期间鼠标移动 → 更新窗口位置（`w->x = mouse_x - offset`）
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- 鼠标释放 → 退出拖拽模式
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**关闭机制**：
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- 鼠标点击窗口右上角红色 X 按钮（24×20 圆角矩形，DP_ERROR 底色）
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- `win_destroy()` 调用应用的 `on_destroy`，从窗口数组移除，焦点转移到最后一个窗口
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### 4.3 应用 ABI（回调模式）
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```c
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typedef struct app_ctx {
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du_context *fb; /* 全局帧缓冲渲染上下文 */
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desktop_win *win; /* 关联窗口 */
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int client_x, client_y, client_w, client_h; /* 客户区坐标 */
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int should_exit; /* 退出标志 */
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desktop_block_read_fn block_read; /* FAT32 块读取函数 */
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const void *kernel_api; /* DKM kernel_api 分发表 */
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} app_ctx;
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typedef void *(*app_create_fn)(app_ctx *ctx);
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typedef void (*app_event_fn)(void *state, app_ctx *ctx, desktop_event *ev);
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typedef void (*app_draw_fn)(void *state, app_ctx *ctx);
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typedef void (*app_destroy_fn)(void *state);
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typedef struct {
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const char *name; /* 应用标识名 */
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const char *display_name; /* UI 显示名 */
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u32 default_w, default_h; /* 默认窗口尺寸 */
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app_create_fn on_create;
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app_event_fn on_event;
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app_draw_fn on_draw;
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app_destroy_fn on_destroy;
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} app_descriptor;
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**应用生命周期**：
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1. 用户点击桌面图标或快速启动 → `launch_app(app_id)`
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2. 创建窗口 → 构建 `app_ctx` → 调用 `on_create(ctx)` → 返回 `app_state`
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3. 事件循环中：`on_event(state, ctx, ev)` 处理输入
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4. 绘制时：`on_draw(state, ctx)` 渲染客户区
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5. 关闭窗口 → `on_destroy(state)` 清理
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**当前注册的应用**：
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| app_id | name | display_name | 默认尺寸 | 状态 |
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|--------|------|-------------|----------|------|
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| 0 | bash | Terminal | 640×440 | 已实现 |
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| 1 | editor | Editor | 600×450 | 已实现 |
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| 2 | fileman | Files | 500×400 | 占位（无回调） |
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| 3 | calc | Calculator | 280×400 | 已实现 |
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### 4.4 任务栏 (Taskbar)
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位置：屏幕底部，高度 40px。
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布局：
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┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ [D] │ 🖥️ 📝 📁 🧮 │ │ 12:34 │
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│Start│ 快速启动(4图标) │ 窗口按钮 │ RTC时钟 │
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└──────────────────────────────────────────────────────────┘
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```
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分区：
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- **Start 按钮**（48×32，DP_ABYSS_600 圆角矩形）：显示 "D" 字符（DS_DARK_ACCENT_LIGHT）
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- **快速启动**（4 图标 × 40px）：按 app_id 顺序绘制程序化图标（终端/编辑器/文件夹/计算器）
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- **窗口按钮区**：每个打开窗口一个 100×32 按钮，焦点窗口用 DS_DARK_ACCENT 底色，其余用 DP_ABYSS_600
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- **RTC 时钟**（右侧 80px 区域）：通过 CMOS I/O（端口 0x70/0x71）读取 BCD 时分，转换为 HH:MM 格式
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### 4.5 桌面图标
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位置：桌面右侧垂直排列。
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参数：
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- 列宽 80px（`DESKTOP_ICON_W`），行高 72px（`DESKTOP_ICON_H`）
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- 左边距 16px（`ICON_GUTTER_X`），上边距 16px（`ICON_GUTTER_Y`）
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- 起始 X = `fb_width - 80 - 16`
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图标：32×32 像素，程序化生成（无需位图文件），通过 `draw_icon_*` 函数绘制：
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- **终端图标**：DP_ABYSS_700 圆角矩形 + DP_SEAL_300 的 >_ 符号 + DP_SEAL_500 边框
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- **编辑器图标**：DP_ABYSS_700 圆角矩形 + DP_SEAL_500 文本行 + DP_SEAL_300 边框
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- **文件夹图标**：DP_ARC_500 圆角矩形 + DP_ARC_300 文件夹形状 + DP_ARC_700 边框
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- **计算器图标**：DP_ABYSS_700 圆角矩形 + DP_WARNING 按键 + DP_NEUTRAL_400 网格
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标签：图标下方 36px 处，居中绘制应用 display_name，使用 DS_DARK_TEXT_PRIMARY 颜色。
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### 4.6 窗口装饰
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**标题栏**（28px，`TITLEBAR_H`）：
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- 焦点窗口：DP_ABYSS_600 背景
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- 非焦点窗口：DP_ABYSS_800 背景
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- 标题文字：左侧 DU_SPACE_SM 偏移，DS_DARK_TEXT_PRIMARY 颜色
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- 关闭按钮：右上角，窗口右边 -28px 处，24×20 圆角矩形，DP_ERROR (红色) 底色 + 白色 "X"
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**边框**（2px，`BORDER_W`）：
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- 焦点窗口：DS_DARK_BORDER（Seal Cyan 发光效果）
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- 非焦点窗口：DS_DARK_BORDER
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- 焦点发光：`du_rect_glow()` 3px 扩展范围，10px 衰减
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**标题栏底线**：1px 分隔线，颜色同边框色。
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**圆角**：窗口主体使用 `DU_RADIUS_LG` 圆角，关闭按钮使用 `DU_RADIUS_SM` 圆角。
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### 4.7 应用加载模型
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**方式一：回调式（当前实现）**
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应用编译进 desktop.elf 内部，通过 `app_descriptor` 注册回调函数。
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桌面管理器在事件循环中调用 `on_event()`/`on_draw()`，应用通过 `app_ctx` 访问系统服务。
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特点：
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- 应用与桌面管理器在同一 ELF 中，共享代码和全局变量
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- 应用状态使用固定地址分配（避免堆依赖）
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- 应用可以直接访问 g_fb 全局帧缓冲
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**方式二：独立 ELF 加载式（未来实现）**
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工具应用独立开发为单独 .elf 文件（如 `CODE/tools/bash/`），通过 DSK 的 FAT32 + ELF loader 加载。
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独立工具实现 `dsk_entry(dsk_boot_context *ctx)` 入口点，接收与 DSK 相同的系统上下文。
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未来桌面管理器将通过 ELF 加载方式载入工具 .elf，需要实现：
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- ELF 加载到内存 + PIE 重定位
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- 传入 dsk_boot_context（framebuffer、kernel_api、block_read 等）
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- 返回机制（在 ELF 入口点保存返回地址）
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- 独立工具的公共辅助代码（`CODE/tools/desktop_app.h`）
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## 5. 渲染管线
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redraw_all() 完整管线：
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1. 渐变背景（du_fill_bg_gradient: DP_ABYSS_900 → DP_ABYSS_800）
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2. 桌面图标（draw_desktop_icons）
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3. 窗口循环（从底到顶）：
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a. 应用 on_draw() 绘制客户区内容
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b. draw_window_frame() 绘制窗口装饰（在应用内容之上）
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4. 任务栏（draw_taskbar）
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5. 鼠标光标（cursor_save_bg + cursor_draw）
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```
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**渲染策略**：
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- 每帧全屏重绘（无增量更新）
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- 鼠标光标使用 save/restore 机制：移动前恢复旧位置背景，重绘后保存新位置背景
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- 应用直接写入全局 framebuffer（无窗口后缓冲），窗口装饰在应用内容之上绘制
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- 重绘触发：鼠标移动/点击、键盘事件、窗口状态变化
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## 6. 像素格式
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与现有 framebuffer 一致：32bpp ARGB（0xAARRGGBB），小端存储。
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所有颜色值使用 deshab_ui.h 中的语义色令牌。
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## 7. 鼠标光标
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24×24 像素箭头光标：
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- 热点在左上角 (0,0)
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- 形状定义：`cursor_shape[24][24]` 位图数组（1=前景，0=透明）
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- 前景色：DS_DARK_TEXT_PRIMARY
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- save/restore 实现无闪烁移动：
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- `cursor_save_bg()`: 保存光标位置 24×24 像素到 `g_cursor_save[]`
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- `cursor_restore_bg()`: 恢复上次保存的像素
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- 每帧重绘时：先 restore 旧位置 → 全屏绘制 → save + draw 新位置
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- 边界限制：光标不超出屏幕范围（减去 CURSOR_SIZE）
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## 8. 输入处理
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### 8.1 PS/2 鼠标
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**初始化**（`ps2_mouse_init()`）：
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1. 启用 AUX 设备（命令 0xA8 → 0x64）
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2. 读取控制器配置字节（0x20 → 0x64），设置 bit1（AUX IRQ12）+ 清除 bit5（AUX clock）
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3. 写回配置（0x60 → 0x64）
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4. 复位鼠标（0xD4 → 0x64，0xFF → 0x60）
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5. 启用 streaming（0xD4 → 0x64，0xF4 → 0x60）
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**轮询**（`ps2_mouse_poll()`）：
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- 读取端口 0x64 状态，检查 bit0（数据就绪）和 bit5（AUX 标记）
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- 读取 0x60 数据，累积 3 字节组成一个鼠标包
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- 校验 byte0 bit3 同步位
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- 解析 X/Y 位移（带符号扩展）和左键状态（byte0 bit0）
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- Y 轴翻转处理（鼠标 Y 向上为正，屏幕 Y 向下为正）
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- 边界裁剪：光标限制在屏幕范围内
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### 8.2 PS/2 键盘
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- IRQ1 → scan code set 1
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- 扩展键 E0 前缀追踪（`g_e0` 标记）
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- Shift 修饰键追踪（0x2A/0x36 按下，0xAA/0xB6 释放）
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- `scan_to_ascii()` 映射：normal[58] + shifted[58] 查找表
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- 键盘事件发送到焦点窗口的 `on_event` 回调
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**全局快捷键**（规划中）：
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- Alt+Tab：窗口切换
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- Alt+F4：关闭窗口
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## 9. 文件系统接口
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工具应用通过 `app_ctx.block_read` 访问 FAT32 文件系统。
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`block_read` 函数类型：
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```c
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typedef int (*desktop_block_read_fn)(void *ctx, unsigned long long lba, unsigned int count, void *buffer);
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```
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从 `dkm_kernel_api + 0xA8` 偏移处获取函数指针。
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暂不实现 VFS 系统调用——所有文件操作通过直接 FAT32 路径解析完成。
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## 10. 网络接口
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网络工具（curl、ping、browser）依赖 netman 已实现的：
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- DHCP 客户端
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- ARP 解析
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- DNS 查询
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- e1000/virtio_net TX/RX
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工具应用通过 `kernel_api.net` 访问网络功能。
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## 11. 内置应用详情
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### 11.1 终端 (Bash)
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- 状态结构：`bash_state` @ 0x4000000
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- 终端缓冲：80 列 × 40 行（TERM_MAX_COLS × TERM_MAX_ROWS）
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- 每格存储：字符(u8) + 前景色(u32)
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- 输入缓冲：256 字节，支持插入模式和光标移动
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- 提示符：`deshab# `
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- 命令：help, clear, echo, version/ver, uname, date, about, reboot, halt, pwd, whoami, id
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||
- 渲染：先绘制历史内容，再绘制当前输入行+光标
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- 光标：2px 高下划线，DS_DARK_CURSOR 颜色
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- 配色：DS_DARK_* 暗色主题
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### 11.2 文本编辑器 (Editor)
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- 状态结构：`editor_state` @ 0x5000000
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- 文本缓冲：65536 字节（EDITOR_BUF_SIZE）
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- 编辑操作：插入/删除字符、换行、方向键移动、Home/End
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- 行号：3 位数字 + 分隔线（DS_DARK_TEXT_DIM 颜色）
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- 自动滚动：光标超出可视区域时调整 scroll_y
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- 状态栏：底部 20px，显示 L:行 C:列 + 修改标记(*)
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- 光标：2px 宽竖线，DS_DARK_CURSOR 颜色
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- 编辑区背景：DS_DARK_BG_SECONDARY
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- 窗口标题：`Editor - untitled`
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### 11.3 计算器 (Calculator)
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- 状态结构：`calc_state` @ 0x6000000
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- 运算：四则运算（+/-/×/÷），i64 精度
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- 显示屏：圆角矩形，右对齐数字
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- 按钮网格：4×5 布局（C/+/-/%/÷, 7/8/9/×, 4/5/6/-, 1/2/3/+, 0/./=）
|
||
- 按键颜色：功能键 DP_ABYSS_600，运算符 DS_DARK_ACCENT，等号 DP_SUCCESS
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- 输入：键盘数字键 + 运算符，C 清零，Enter/= 计算
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## 12. 分阶段实现计划
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### Phase 1 — 桌面基础（已完成）
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- ✅ Desktop Manager 核心框架
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- ✅ 任务栏 + 时钟 + 桌面图标
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- ✅ 窗口管理（创建/销毁/移动/焦点/拖拽）
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- ✅ 事件路由系统
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- ✅ PS/2 鼠标初始化 + 轮询
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||
- ✅ 光标 save/restore
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||
- ✅ 终端应用（Bash）
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||
- ✅ 文本编辑器（Editor）
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||
- ✅ 计算器（Calculator）
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### Phase 2 — 文件操作与独立应用
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- 工具应用独立开发框架（CODE/tools/ + desktop_app.h）
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||
- FAT32 路径解析增强（目录遍历）
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||
- 文件管理器（独立 .elf）
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||
- 编辑器独立化（从内置 → 独立 tools/editor/）
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||
- 文件打开器（关联 .txt → 编辑器）
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||
- Ctrl+S 保存（需 FAT32 write API）
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### Phase 3 — 网络
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- TCP/IP 最小实现（基于 e1000/virtio_net）
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- ping 工具（ICMP Echo）
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||
- curl 工具（HTTP GET）
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||
### Phase 4 — 高级应用
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- 浏览器（HTTP + 简单 HTML 渲染）
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||
- Bash 增强版（命令历史↑↓、ls、cat、Tab 补全）
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||
- 更多系统工具
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## 13. 目录结构
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```
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CODE/
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desktop/ 桌面管理器（当前实现）
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main.c 主循环、事件路由、compositing、3个内置应用
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linker.ld PIE 链接脚本
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||
MAKEFILE 构建脚本（输出 desktop.elf）
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||
tools/ 独立工具应用（未来实现）
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||
desktop_app.h 公共辅助头文件
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||
bash/ 独立终端
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main.c
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||
MAKEFILE
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||
linker.ld
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||
editor/ 独立文本编辑器
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main.c
|
||
MAKEFILE
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||
linker.ld
|
||
fileman/ 文件管理器
|
||
main.c
|
||
MAKEFILE
|
||
linker.ld
|
||
browser/ 浏览器
|
||
main.c
|
||
MAKEFILE
|
||
linker.ld
|
||
curl/ HTTP 客户端
|
||
main.c
|
||
MAKEFILE
|
||
linker.ld
|
||
ping/ ICMP 工具
|
||
main.c
|
||
MAKEFILE
|
||
linker.ld
|
||
```
|
||
|
||
## 14. 构建与打包
|
||
|
||
### 当前构建
|
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||
desktop.elf 编译输出到 `SYSTEM/system/deshab64/desktop.elf`。
|
||
|
||
编译参数（与 DSK / shell / FirstInit 一致）：
|
||
```
|
||
clang -target x86_64-unknown-none -std=c11 -ffreestanding -fno-builtin
|
||
-fno-stack-protector -fpie -mno-red-zone -mno-sse -mno-sse2
|
||
-mno-mmx -msoft-float -m64 -Wall -Wextra -I../UTSM/include -O2
|
||
ld.lld -nostdlib -static -pie -z max-page-size=0x1000 -T linker.ld
|
||
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### 未来工具应用构建
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独立工具 .elf 将输出到 `SYSTEM/system/deshab64/tools/`，构建集成：
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- 每个工具有独立 MAKEFILE（与 desktop 相同模式）
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- build.ps1 中添加工具构建步骤
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- mkfat32.c 中添加工具 .elf 入口
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SYSTEM/system/deshab64/
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desktop.elf ← 桌面管理器
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tools/
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bash.elf ← 独立终端
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editor.elf ← 独立文本编辑器
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fileman.elf ← 文件管理器
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browser.elf ← 浏览器
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curl.elf ← HTTP 客户端
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ping.elf ← ICMP 工具
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DSK 启动流程：
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- 首次启动：mouseInit → netman → FirstInit → desktop
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- 非首次启动：mouseInit → netman → desktop
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