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====== UEFI 學習 ======

[[https://uefi.org/specifications | UEFI specification download]]


{{:uefi_flow1.png|}}


  * DSC -- Platform Description File, 是對整個 Package 的描述。DSC描述的是整個解決方案，再進一步切分後就是具有具體功能的工程文件。
  * DEC -- Package Declaration File, 定義公開的數據和接口。意味著其他的 Package 就可以調用這些公開的內容，是UEFI接口的實現。
  * INF -- INF 文件就是描述這個具體工程。



===== INF的組成 =====

^Needed Block^ Description^
|[Defines]| 定義本模塊的屬性變量及其他變量，這些變量可在工程文件其他塊中引用|
|[Sources]| 列出本模塊的所有源文件及資源文件|
|[Packages]| 列出本模塊引用到的所有包的包聲明文件。可能引用到的資源包括投文件、GUID、Protocol等，這些資源都聲明再包的包聲明文件.dec中|
|[LibraryClasses]| 列出本模塊要練接的庫模塊|

^Option Block^ Description^
|[Protocols]| 列出本模塊用到的 Protocol|
|[Guids]| 列出本模塊用到的 GUID|
|[BuildOptions]| 指定編譯和鏈接選項|
|[Pcd]| Pcd 全稱為平台配置數據庫 (Platform Configuration Database)。 [Pcd] 用於列出本模塊用到的Pcd變量，這些Pcd變量可被整個 UEFI系統訪問|
|[PcdEx]| 用於列出本模塊用到的Pcd變量，這些 Pcd變量可被整個 UEFI系統訪問|
|[FixedPcd]| 用於列出本模塊用到的Pcd編譯期常量|
|[FeaturePcd]| 用於列出本模塊用到的Pcd 常量|
|[PatchPcd]| 列出的Pcd 變量僅本模塊可用|

[[http://guidgen.com|GUID 的生成]]

1、[Defines]塊：
屬性定義語法：\\
屬性名 = 屬性值

<code>
[Defines]
  INF_VERSION                    = 0x00010005    //必须 ，INF标准的版本号。edsk2的build会检查这个值而去解释.inf文件，最新的版本号是0x00010016，通常设置成0x00010015就行
  BASE_NAME                      = DxeCore    //必须，模块名字字符串，不能包含空格。它通常也是输出文件的名字，生成文件DxeMain.efi
  MODULE_UNI_FILE                = DxeCore.uni    //非必须 ，字符串资源文件
  FILE_GUID                      = D6A2CB7F-6A18-4e2f-B43B-9920A733700A    //必须， 8-4-4-4-4-12格式的唯一GUID，用于生成固件，
  MODULE_TYPE                    = DXE_CORE    //必须 ，定义模块的模块类型。SEC、PEIM、DXE_DEIVER等
  VERSION_STRING                 = 1.0    //必须， 模块的版本号字符串
  ENTRY_POINT                    = DxeMain    //必须，模块的入口函数
</code>


2、[Sources]塊：
此塊下的每一行表示一個檔，檔使用相對路徑

<code>
[Sources]    //一般情况下不指定特定编译项时，使用这个即可，适用于任何体系结构
  Test.c

[Sources.IA32]    //编译32位模块时（build命令选项中指定了-a IA32选项），包含这个和Sources中的Test.c
  Cpu32.c

[Sources.X64]    //编译64位模块时，包含这个和Sources中的Test.c
  Cpu64.c
  
[Sources]
TimerWin.c | MSFT    //指定编译器有效
TimerLinux.c | GCC    //指定编译器有效
</code>

3、[Packages]塊：
此塊下面列出了模組所引用到的所有包的聲明檔dec檔。如果在Sources塊內列出了原始檔案，在此塊下必須列出MdePkg/MePkg.dec，並放在此塊的首行

4、[LibraryClasses]塊：
此塊內列出了模組所要連結的所有庫模組（使用了庫的庫函數就要列出來）。庫定義在包的dsc檔中

5、[BuildOptions]塊：\\
5-1、語法：
     [BuildOptions]
     [編譯器家族] : [$ (Target)][Tool_CHAIN_TAG][$ (Arch)]_[CC | DLINK]_FLAGS [= |==]選項

5-2、編譯器家族
     可以是MSFT（Visual Studio編譯器家族）、INTEL（Intel編譯器家族）、GCC（Gcc編譯器家族）
     和 RVCT（ARM編譯器家族）中的一個
     Target是DEBUG、RELEASE和*中的一個，*是萬用字元
     TOOL_CHAIN_TAG是編譯器的名字，編譯器定義在Conf/tools_def.txt檔中，*表示對指定編譯器家族內的所有編譯器都有效
     Arch是體系結構，可以是IA32、X64、IPF、EBC或ARM，*是萬用字元
     CC表示編譯選項，
     DLINK表示連結選項
     =表示選項附加到預設選項後面，
     ==表示僅使用所定義的選項，不用預設選項。它們後面是編譯選項或連接選項


==== inf檔編譯運行 ====

原始檔案，inf工程檔完成，想要編譯運行這個模組，需要將inf工程檔添加到dsc的[Components]部分，然後就可以使用build工具編譯\\
模組應用程式是如何被編譯成.efi文件的：\\
1、.c源碼檔先被編譯成目的檔案.obj\\
2、連接器將目的檔案*.obj和其他的庫連接成*.dll\\
3、GenFw工具將*.dll轉化成*.efi\\
這些過程都由build命令自動完成\\

標準應用程式載入過程（efi檔載入）\\
1、將efi檔載入到記憶體\\
efi模組檔————gBS ->LoadImage()將efi檔載入到記憶體中生成image物件————gBS->StartImage(Image)啟動Image物件\\

  * gBS 指向啟動服務表 global Boot Servers\\
  * gST 指向系統表 global System Table\\
  * gRT 指向運行時服務表 global Running Time\\
  * gImageHandle 指向正在執行的驅動或應用程式\\

<code>
EFI_STATUS
LoadDriver(
  IN CONST CHAR16   *FileName,
  IN CONST BOOLEAN  Connect
  )
{
  EFI_HANDLE                    LoadedDriverHandle;
  EFI_STATUS                    Status;
  EFI_DEVICE_PATH_PROTOCOL      *FilePath;
  EFI_LOADED_IMAGE_PROTOCOL     *LoadedDriverImage;

  LoadedDriverImage   = NULL;
  FilePath            = NULL;
  LoadedDriverHandle  = NULL;
  Status              = EFI_SUCCESS;

*************************************

  //
  // Use LoadImage to get it into memory
  //
  Status = gBS->LoadImage(
    FALSE,
    gImageHandle,
    FilePath,
    NULL,
    0,
    &LoadedDriverHandle);

**********************************************

    //
    // Make sure it is a driver image
    //
    Status = gBS->HandleProtocol (LoadedDriverHandle, &gEfiLoadedImageProtocolGuid, (VOID *) &LoadedDriverImage);

 *************************************************
 /*
 * 找出可执行的程序镜像Image的入口函数并执行找到的入口函数， gBS->StartImage是个函数指针，实际指向CoreStartImage函数
 */
    Status = gBS->StartImage(LoadedDriverHandle, NULL, NULL);
    if (EFI_ERROR(Status)) {
      ShellPrintHiiEx(-1, -1, NULL, STRING_TOKEN (STR_LOAD_ERROR), gShellLevel2HiiHandle, FileName, Status);
    } else {
      ShellPrintHiiEx(-1, -1, NULL, STRING_TOKEN (STR_LOAD_LOADED), gShellLevel2HiiHandle, FileName, LoadedDriverImage->ImageBase, Status);
    }
  }
**********************************************************
  return (Status);
}
</code>

2、進入鏡像image的入口函數
CoreStartImage的主要作用是調用鏡像的入口函數，在這裡面SetIump/LongJumps是為應用程式提供了一種錯誤處理機制。gBS->StartImage的核心是EntryPoint函數，它就是這個應用程式的入口函數，就是_ModuleEntryPoint函數，進入到這裡，代碼執行的控制權才轉交給我們的應用程式efi

<code>
EFI_STATUS
EFIAPI
CoreStartImage (
  IN EFI_HANDLE  ImageHandle,
  OUT UINTN      *ExitDataSize,
  OUT CHAR16     **ExitData  OPTIONAL
  )
{
  EFI_STATUS                    Status;
  LOADED_IMAGE_PRIVATE_DATA     *Image;
  LOADED_IMAGE_PRIVATE_DATA     *LastImage;
  UINT64                        HandleDatabaseKey;
  UINTN                         SetJumpFlag;
  EFI_HANDLE                    Handle;

**************************************************************
  //
  // Set long jump for Exit() support
  // JumpContext must be aligned on a CPU specific boundary.
  // Overallocate the buffer and force the required alignment
  //
  Image->JumpBuffer = AllocatePool (sizeof (BASE_LIBRARY_JUMP_BUFFER) + BASE_LIBRARY_JUMP_BUFFER_ALIGNMENT);
  if (Image->JumpBuffer == NULL) {
    //
    // Image may be unloaded after return with failure,
    // then ImageHandle may be invalid, so use NULL handle to record perf log.
    //
    PERF_START_IMAGE_END (NULL);

    //
    // Pop the current start image context
    //
    mCurrentImage = LastImage;

    return EFI_OUT_OF_RESOURCES;
  }
  Image->JumpContext = ALIGN_POINTER (Image->JumpBuffer, BASE_LIBRARY_JUMP_BUFFER_ALIGNMENT);

  SetJumpFlag = SetJump (Image->JumpContext);
  //
  // The initial call to SetJump() must always return 0.
  // Subsequent calls to LongJump() cause a non-zero value to be returned by SetJump().
  //
  if (SetJumpFlag == 0) {
    RegisterMemoryProfileImage (Image, (Image->ImageContext.ImageType == EFI_IMAGE_SUBSYSTEM_EFI_APPLICATION ? EFI_FV_FILETYPE_APPLICATION : EFI_FV_FILETYPE_DRIVER));
    //
    // Call the image's entry point 核心
    //
    Image->Started = TRUE;
    Image->Status = Image->EntryPoint (ImageHandle, Image->Info.SystemTable);

******************************************************************

  //
  // UEFI Specification - StartImage() - EFI 1.10 Extension
  // To maintain compatibility with UEFI drivers that are written to the EFI
  // 1.02 Specification, StartImage() must monitor the handle database before
  // and after each image is started. If any handles are created or modified
  // when an image is started, then EFI_BOOT_SERVICES.ConnectController() must
  // be called with the Recursive parameter set to TRUE for each of the newly
  // created or modified handles before StartImage() returns.
  //

**********************************************************************

  //
  // Save the Status because Image will get destroyed if it is unloaded.
  //
  Status = Image->Status;

**************************************************************************
  //
  // Done
  //
  PERF_START_IMAGE_END (Handle);
  return Status;
}

_ModuleEntryPoint函数：

EFI_STATUS
EFIAPI
_ModuleEntryPoint (
  IN EFI_PEI_FILE_HANDLE       FileHandle,
  IN CONST EFI_PEI_SERVICES    **PeiServices
  )
{
  if (_gPeimRevision != 0) {
    //
    // Make sure that the PEI spec revision of the platform is >= PEI spec revision of the driver
    //
    ASSERT ((*PeiServices)->Hdr.Revision >= _gPeimRevision);
  }

  //
  // Call constructor for all libraries
  //
  ProcessLibraryConstructorList (FileHandle, PeiServices);

  //
  // Call the driver entry point
  //
  return ProcessModuleEntryPointList (FileHandle, PeiServices);
}
</code>

3、進入模組的入口函數
在_ModuleEntryPoint中，調用了ProcessModuleEntryPointList ，然後在build過程中，會解析inf檔，生成AutoGen.c檔，裡面查看ProcessModuleEntryPointList ，它調用了應用程式工程模組的真正入口函數，就是inf檔中指定的那個入口函數

<code>
EFI_STATUS
EFIAPI
ProcessModuleEntryPointList (
  IN       EFI_PEI_FILE_HANDLE  FileHandle,
  IN CONST EFI_PEI_SERVICES     **PeiServices
  )

{
  return PcdPeimInit (FileHandle, PeiServices);
}
</code>
標準應用程式工程模組入口函式呼叫過程：\\
efi——LoadImage——StartImage——_ModuleEntryPoint——ProcessModuleEntryPointList ——inf中指定的入口函数\\
原文連結：https://blog.csdn.net/wangyongh/article/details/105345077


===== DSC 文件 =====
.inf 用于编译一个模块， 而.dsc 文件用于编译一个Package， 它包含了[Defines]、
[LibraryClasses]、[Components] 几个必需部分以及[PCD]、[BuildOptions] 等几个可选部分。


===== 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。


UEFI 編譯 BaseTools \\
''make -C BaseTools''



^Module type	^描述^
|BASE|可執行在任何環境下|
|SEC|在SEC階段執行，將資料傳進PEI階段[註3]|
|PEIM|在PEI階段執行|
|DXE_DRIVER|在boot service環境下執行，直至呼叫ExitBootService而中斷|
|DXE_RUNTIME_DRIVER|在Run Time階段仍可執行的DXE Module|
|UEFI_APPICATION|可在UEFI Shell被執行|
|UEFI_DRIVER|只在boot service環境下有效|





===== EDK2 Directory Description =====


^目錄 ^說明 ^
|AppPkg|UEFI Application Development Kit是一系列用來進行uefi app開發的套件，標準依賴庫，工具以及demo，目標是降低UEFI app的開發門檻。|
|MdePkg|全稱為“Module Development Environment Package”，這是一個特殊的package，包含了用於開發一個module所需要的最小環境。一個module可能也會依賴於其他的Package，但是所有modules必須依賴於MdePkg。|
|MdeModulePkg|此包提供符合UEFI/PI工業標準的模組，也提供該標準相關的開發環境，PPIs/PROTOCOLs/GUIDs和依賴庫。|
|ArmPkg|提供ARM架構相關的protocols，屬於ARM平臺上的通用代碼。|
|ArmPlatformPkg|ARM開發板相關的UEFI代碼，包含ARM平臺上通用的一些組件，重複利用這些組建會令ARM平臺的不同板型之間的移植變得更加容易。|
|BaseTools|該包提供編譯相關的工具用於EDK和EDK2,比如：AutoGen, Build, GenSec, GenFV, GenFW, GenRds工具。|
|BeagleBoardPkg|BeagleBoard是一個便宜並且靈活的單板電腦，玩過開發板的同學應該都瞭解過，基於OMAP3530 SoC （ARM Cortex TM-A8）處理器的開發板。這個包裡是對此開發板的支持代碼。|
|CorebootModulePkg|Coreboot原本和UEFI/BIOS是競爭關係，但是現在Coreboot也逐漸向UEFI標準靠攏，目前依靠此包可以輕鬆從coreboot啟動到UEFI，Coreboot Support Modules包含了如下代碼：用來解析coreboot table的代碼，報告記憶體/IO資源的代碼，安裝acpi table和smbios table 到EFI系統表中的代碼。它位於uefi環境和hardware的中間層。|
|CorebootPayloadPkg|用來載入上層UEFI環境的中間層，Hardware->Coreboot->CorebootPayloadPkg->UEFI->HLOS|
|CryptoPkg|UEFI定義了HLOS(high level OS)和平臺固件之間的介面，多個安全特性也在2.2版本之後加入其中，此包是用來提供加密支援的。|
|DuetPkg|開發者使用的UEFI模擬器，能夠在BIOS機器上模擬UEFI環境。DUET 是基於Legacy BIOS 提供了UEFI模擬器，提供了在傳統BIOS系統上的UEFI環境。|
|EdkCompatibilityPkg|EDK相容包提供庫和標頭檔用來使能在UEFI2.0+Framework0.9x模式下的EDK編譯。|
|EdkShellPkg, EdkShellBinPkg|EDK Shell開發包以及一個官方的EDK Shell實現，這兩個包已經在被Shell 2.x逐漸取代了。|
|ShellPkg,ShellBinPkg|Shell 2.x版本開發包以及一個官方的UEFI Shell 實現。|
|EmbeddedPkg|為memory mapped controllers提供protocol實現，以及一個簡單的EFI shell（EBL）。|
|EmulatorPkg|Emulator虛擬環境，用來取代Nt32Pkg和UnixPkg，可以跨平臺編譯運行的一個虛擬器。|
|Nt32Pkg|一個win環境下的UEFI虛擬器，不能用語載入實際的OS，只能用來調試UEFI代碼。已經逐漸被Emulator取代。|
|UnixPkg|一個類Unix作業系統下的UEFI虛擬器，已經逐漸被Emulator取代。|
|OvmfPkg|OVMF是用來給虛擬機器提供UEFI支援的包，可以使用QEMU和KVM來引導OVMF固件，並進一步引導HLOS。|
|NetworkPkg|提供網路支援的包，比如：IPv6網路通訊協定棧/IPsec驅動/PXE驅動/iSCSI驅動/網路配置相關的shell app。|
|Omap35xxPkg|Omap35xxPkg是Texas Instrument OMAP35xx平臺支援包。|
|OptionRomPkg|這個包的目的是為了提供Option ROM image支援的，如果要編譯PCI相容的Option ROM image，需要依賴此包。|
|SecurityPkg|提供了四種安全相關的特性：TPM, User identification (UID),secure boot, authenticated variable|
|StdLib, StdLibPrivateInternalFiles|StdLib提供了標準庫的UDK實現，StdLibPrivateInternalFiles包是用來給StdLib使用的，不能用作其他引用。|
|UefiCpuPkg|提供相容UEFI的CPU模組和庫。|
|SourceLevelDebugPkg|用來提供debug支援的包。|
|SignedCapsulePkg|提供了一個簽名校驗方案，用來支持安全升級和恢復。|
|PcAtChipsetPkg|這個包提供了符合PcAt標準器件的介面和實現。|
|FatPkg, FatBinPkg|FAT支持包。| \\                    
原文連結：https://blog.csdn.net/u011057409/article/details/117636656


===== Build 參數 =====

^ 命令參數縮寫 ^ 命令參數全稱 ^ 描述 ^
|-h |--help |show this help message and exit顯示説明資訊。|
|-a TARGETARCH |--arch=TARGETARCH|選擇目標平臺架構，該選項被指定會取代Conf/target.txt中的TARGET_ARCH。|
|-p PLATFORMFILE |--platform=PLATFORMFILE|通過指定.dsc檔指定要編譯的package，該選項將會Conf/target.txt文件ACTIVE_PLATFORM。|
|-m MODULEFILE| --module=MODULEFILE|Build the module specified by the INF file name argument。|
|-b BUILDTARGET| --buildtarget=BUILDTARGET |選擇編譯成DEBUG還是RELEASE。指定該選項後會取代target.txt文件中TARGET。|
|-t TOOLCHAIN| --tagname=TOOLCHAIN|選擇tools_def.txt中定義的編譯工具，例如VS2012：-t vs2012|
|-n THREADNUMBER| |編譯器使用的執行緒數量，指定後取代target.txt檔中MAX_CONCURRENT_THREAD_NUMBER指定的執行緒數量。 Less than 2 will disable multi-thread builds.小於2就禁止多執行緒編譯。|
|-u| --skip-autogen | Skip AutoGen step.跳過AutoGen這一步。|
|-c| --case-insensitive | Don't check case of file name.檔案名不區分大小寫。|
|-w| --warning-as-error | Treat warning in tools as error.將警告做錯誤處理。|
|-j LOGFILE| --log=LOGFILE| Put log in specified file as well as on console.將編譯資訊輸出到檔。|
|-s| --silent| Make use of silent mode of (n)make.使用沉默模式執行make或nmake。|
|-q| --quiet| Disable all messages except FATAL ERRORS.編譯過程中只顯示嚴重錯誤資訊。|
|-d DEBUG| --debug=DEBUG| Enable debug messages at specified level.在指定的級別啟用調試消息。|
|-D MACROS| --define=MACROS| Macro: "Name [= Value]".定義宏。|
| | ---version| show program's version number and exit。|


===== UEFI API =====

==== FeaturePcdGet ====
FeaturePcdGet(PcdHelloWorldPrintString) 查看在PcdHelloWorldPrintString 是否可用。
==== Print() ====
Print函數定義在 UefiLib.h 裡有聲明，其作用為打印字符串。

==== PcdGetPtr() ====
PcdGetPtr(PcdHelloWorldPrintString) 讀取在PcdHelloWorldPrintString 的字串。

==== AMI VEB ====
AMI VEB 基本上就是一堆 .CIF 檔案的集合
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