本文旨在简单的介绍一下DXE阶段的工作原理:

UDK2015的开源代码下载:https://github.com/tianocore/tianocore.github.io/wiki/EDK-II

DXE阶段是UEFI系统的最主要的组成部分,

1.DXE阶段主要由两部分组成:DXE内核 + 模块;

2.DXE内核提供了最基本的一些功能,比如Protocol的管理,事件的管理等等(DXE内核提供的基本功能称为服务);

3.通过加载各种模块扩展其他的功能;

4.DXE阶段的核心概念:Service、Protocol、Handle(Handle和Protocol组成一个二维链表,protocol提供的接口类似于内核符号表中的函数;Service类似于linux kernel api);

5.DXE内核在post过程中会加载各种模块,每个模块会安装不同的Protocol(Protocol类似于面向对象编程里面的类),用来扩展系统支持的功能;

内核提供的基本Service:

 //
// DXE Core Module Variables
//
EFI_BOOT_SERVICES mBootServices = {
{
EFI_BOOT_SERVICES_SIGNATURE, // Signature
EFI_BOOT_SERVICES_REVISION, // Revision
sizeof (EFI_BOOT_SERVICES), // HeaderSize
, // CRC32
// Reserved
},
(EFI_CREATE_EVENT) CoreCreateEvent, // CreateEvent
(EFI_SET_TIMER) CoreSetTimer, // SetTimer
(EFI_WAIT_FOR_EVENT) CoreWaitForEvent, // WaitForEvent
(EFI_SIGNAL_EVENT) CoreSignalEvent, // SignalEvent
(EFI_CLOSE_EVENT) CoreCloseEvent, // CloseEvent
(EFI_CHECK_EVENT) CoreCheckEvent, // CheckEvent
(EFI_INSTALL_PROTOCOL_INTERFACE) CoreInstallProtocolInterface, // InstallProtocolInterface
(EFI_REINSTALL_PROTOCOL_INTERFACE) CoreReinstallProtocolInterface, // ReinstallProtocolInterface
(EFI_UNINSTALL_PROTOCOL_INTERFACE) CoreUninstallProtocolInterface, // UninstallProtocolInterface
(EFI_HANDLE_PROTOCOL) CoreHandleProtocol, // HandleProtocol
(VOID *) NULL, // Reserved
(EFI_REGISTER_PROTOCOL_NOTIFY) CoreRegisterProtocolNotify, // RegisterProtocolNotify
....
};

上面是DXE内核提供的功能。

但也有些Service,内核没有提供具体的实现,只是声明了接口:

EFI_RUNTIME_SERVICES mEfiRuntimeServicesTableTemplate = {
{
EFI_RUNTIME_SERVICES_SIGNATURE, // Signature
EFI_RUNTIME_SERVICES_REVISION, // Revision
sizeof (EFI_RUNTIME_SERVICES), // HeaderSize
, // CRC32
// Reserved
},
(EFI_GET_TIME) CoreEfiNotAvailableYetArg2, // GetTime
(EFI_SET_TIME) CoreEfiNotAvailableYetArg1, // SetTime
(EFI_GET_WAKEUP_TIME) CoreEfiNotAvailableYetArg3, // GetWakeupTime
(EFI_SET_WAKEUP_TIME) CoreEfiNotAvailableYetArg2, // SetWakeupTime
(EFI_SET_VIRTUAL_ADDRESS_MAP) CoreEfiNotAvailableYetArg4, // SetVirtualAddressMap
(EFI_CONVERT_POINTER) CoreEfiNotAvailableYetArg2, // ConvertPointer
(EFI_GET_VARIABLE) CoreEfiNotAvailableYetArg5, // GetVariable
(EFI_GET_NEXT_VARIABLE_NAME) CoreEfiNotAvailableYetArg3, // GetNextVariableName
(EFI_SET_VARIABLE) CoreEfiNotAvailableYetArg5, // SetVariable
(EFI_GET_NEXT_HIGH_MONO_COUNT) CoreEfiNotAvailableYetArg1, // GetNextHighMonotonicCount
(EFI_RESET_SYSTEM) CoreEfiNotAvailableYetArg4, // ResetSystem
(EFI_UPDATE_CAPSULE) CoreEfiNotAvailableYetArg3, // UpdateCapsule
(EFI_QUERY_CAPSULE_CAPABILITIES) CoreEfiNotAvailableYetArg4, // QueryCapsuleCapabilities
(EFI_QUERY_VARIABLE_INFO) CoreEfiNotAvailableYetArg4 // QueryVariableInfo
};

以EFI_RUNTIME_SERVICES->ResetSystem()为例,不同的平台(比如x86与ARM),重启系统的实现方式是不一样的,所以UDK代码里面没有给出具体的实现。在实际项目中,通过平台BSP代码提供的模块来安装这个实现:

  //
// Hook the runtime service table
//
SystemTable->RuntimeServices->ResetSystem = Cf9ResetSystem;
 VOID
EFIAPI
Cf9ResetSystem (
IN EFI_RESET_TYPE ResetType,
IN EFI_STATUS ResetStatus,
IN UINTN DataSize,
IN CHAR16 *ResetData OPTIONAL
)
{
//不同平台的具体实现;
11 }

UDK整个系统的代码框架可描述如下:

1.内核声明了整个系统必须实现的接口(依据UEFI/PI规范);

2.一部分(最最基本)的接口的实现由内核提供,一部分接口的实现因为跟平台有关,所以由平台代码提供;

3.通过模块安装各种各样的扩展功能(protocol);

4.整个代码框架是微内核结构,内核只提供基本的功能,模块通过安装protocol来提供其它功能

5. 内核实现了框架,并提供API,驱动程序调用内核提供的API把自己实现的接口(protocol)安装到系统中,系统使用统一的接口访问不同的实现。

6.DXE最后会把控制权交给BDS:

某个DXE driver会安装下面的protocol,用来提供BDS的入口,DXE到BDS体现了内核通过统一接口访问不同实现的思想。

模块举例:

UDK里面的模块举例:(这里的模块没有follow UEFI Driver Model

UEFI Spec里面通过EFI_IMAGE_ENTRY_POINT 这个函数指针类型定义了 UEFI Image的入口点的形式(包括返回值和参数)

Linux里面的模块举例:

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