UEFI原理与编程(一)

第一章 UEFI概述(Unified Extensible Firmware Interface 统一的可扩展固件接口)

常见缩写及描述：

缩略词	全名	描述
UEFI	Unified Extensible Firmware Interface	统一的可扩展固件接口
BS	Boot Services	启动服务
RT	Runtime Service	运行时服务
BIOS	Basic Input Output System	基本输入输出系统

1. UEFI系统的启动过程

1 SEC阶段

SEC（Security Phase）阶段是平台初始化的第一个阶段，计算机系统加电后进入这个阶段。功能上说,它执行以下四种任务:

接收并处理系统启动和重启信号
初始化临时存储区域
作为可信系统的根
传递系统参数给下一阶段（即PEI）

如下信息作为参数传递给PEI的入口函数:

系统当前状态，PEI 可以根据这些状态判断系统的健康状况。
可启动固件（Boot Firmware Volume）的地址和大小。
临时RAM区域的地址和大小。
栈的地址和大小。

2 PEI阶段

PEI（Pre-EFI Initialization）阶段, 其主要功能是为DXE 准备执行环境，将需要传递到DXE 的信息组成HOB（Handoff Block）列表，最终将控制权转交到DXE 手中。

UEFI 的一个重要特点是其模块化的设计。模块载入内存后生成Image。Image 的入口函数为_ModuleEntryPoint，PEI 也是一个模块。

3 DXE阶段

DXE（Driver Execution Environment）阶段执行大部分系统初始化工作，进入此阶段时，内存已经可以被完全使用，因而此阶段可以进行大量的复杂工作

4 BDS阶段

BDS（Boot Device Selection）的主要功能是执行启动策略，其主要功能包括:

5 TSL阶段

TSL（Transient System Load）是操作系统加载器（OS Loader）执行的第一阶段，

6 RT阶段

系统进入RT（Run Time）阶段后，系统的控制权从UEFI 内核转交到OS Loader 手中，

UEFI 占用的各种资源被回收到OS Loader，仅有UEFI 运行时服务保留给OS Loader 和OS

使用。随着OS Loader 的执行，OS 最终取得对系统的控制权。

7 AL阶段

在RT 阶段，如果系统（硬件或软件）遇到灾难性错误，系统固件需要提供错误处理和

灾难恢复机制，这种机制运行在AL（After Life）阶段。UEFI 和UEFI PI 标准都没有定义此阶段的行为和规范。

第二章 UEFI开发环境搭建

略(主要一些工具安装以及编译EDK2, 后续有机会以现实环境为例描述)

第三章 UEFI工程模块文件

标准应用程序工程模块是其他应用程序工程模块的基础，也是UEFI中常见的一种应用程序工程模块。每个工程模块由两部分组成：工程文件和源文件。

1 .inf 文件

.inf（Module Information File)文件(#后面内容为注释)。.inf 文件是模块的工程文件,其作用相当于Makef ile 文件或Visual Studio 的.proj 文件，用于指导EDK2 编译工具自动编译模块。

工程文件分为很多个块,每个块以 “[块名]” 开头, “[块名]” 必须独占一行。

必须块	块描述
[Defines]	定义本模块的属性及其他变量，这些变量可在工程文件其他块中引用
[Sources]	列出本模块所有的源文件及资源文件
[Packages]	列出本模块引用到的所有包的包声明文件, 可能引用到的资源包括头文件,GUID, Protocol等这些资源都声明在文件 .dec中
[LibraryClasses]	列出本模块要链接的库模块

非必须块	块描述
[Protocols]	列出本模块用到的Protocol
[Guids]	列出本模块用到的GUID
[BuildOptions]	指定编译和链接选项

2 .dec 文件

.dec 文件定义了公开的数据和接口，供其他模块使用。它包含了必需区块[Defines] 以及可选区块[Includes]、[LibraryClasses]、[Guids]、[Protocols]、[Ppis] 和[PCD] 几个部分。

.dec文件需要被调用模块.inf文件所包含。

块编译生成 .efi 文件， shell 中执行 .efi文件时，Shell首先用gBS->LoadImage() 将 .efi 文件加载到内存生成Image 对象。然后调用gBS->StartImage(Image) 启动这个Image对象（efi 设备路径，命令参数，uefi环境变量详见EFI_STATUS EFIAPI InternalShellExecuteDevicePath ）。StartImage 主要作用就是找出可执行程序映像（Image）的入口函数并执行。，对应用程序来说，就是_ModuleEntryPoint 函数。进入_ModuleEntryPoint(配置在.inf块中的入口函数 ) 后，控制权才转交给应用程序（此处就是我们的 .efi)。

[Defines]块用于提供Package的名称、GUID、版本号等信息。

## /EDK2/MdePkg/MdePkg.dec

[Defines]

  DEC_SPECIFICATION              = 0x00010005

  PACKAGE_NAME                   = MdePkg

  PACKAGE_UNI_FILE               = MdePkg.uni

  PACKAGE_GUID                   = 1E73767F-8F52-4603-AEB4-F29B510B6766

  PACKAGE_VERSION                = 1.06

[Includes]块

列出本Package提供的头文件所在的目录

## /EDK2/MdePkg/MdePkg.dec

[Includes]

  Include

[Includes.IA32]

  Include/Ia32

[Includes.X64]

  Include/X64

3 .dsc文件

.inf 用于编译一个模块，而.dsc 文件用于编译一个Package，