UEFI 概要

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本文深入探讨UEFI驱动开发流程，解析MdeModulePkg和MdePkg的作用，介绍模块编译成.efi文件的方法，AutoGen.c和AutoGen.h的生成过程，以及标准应用程序模块的执行流程。详细讲解了_ModuleEntryPoint函数的功能，展示了完整驱动框架和UEFI驱动模型，最后详述了UEFI驱动加载全过程及编写步骤。

目录

支持的体系结构

MdeModulePkg

MdePkg

文件解析

每个模块是如何被编译城.efi文件的

AutoGen.c和AutoGen.h和如何生成的

标准应用程序模块执行的过程

_ModuleEntryPoint函数的主要作用

完整的驱动程序的框架

UEFI驱动模型

UEFI加载驱动的整个过程

编写UEFI驱动的步骤

Supported()函数要点

Start()函数要点

Stop()函数要点

支持的体系结构

体系结构可以是 IA32、X64、IPF、EBC、Mips、ARM 中的一个.

 

MdeModulePkg

这个包提供符合 UEFI/PI 行业标准的模块，还提供用于这些模块的定义（包括 PPI/Protocol/Guids 和 Library 类）和库实例。

Application/  Bus/  Core/  Include/  Library/  Logo/   Universal/

MdeModulePkg.dec 

MdeModulePkg.dsc 

MdeModulePkgExtra.uni 

MdeModulePkg.uni

MdePkg

Include／

Arm／      Ebc／     Ia32／  Ipf／               Mips／　　X64／　　AArch64／

Guid/  IndustryStandard/  Library/  Pi/   Protocol/   Ppi/      Uefi/  

Base.h   Base.h   PiMm.h   PiSmm.h  PiMm.h   PiSmm.h  PiMm.h   PiSmm.h

Library／

Base**/      Dxe**/   Pei**/    Smm**/   Uef**/

 

MdePkg.dec 

MdePkg.dsc 

MdePkgExtra.uni 

MdePkg.uni

模块开发环境包（MdePkg）是一个特殊的包，因为它是构建模块所需的最小基础设施。模块可能需要额外的包构建，但所有模块都基于 MdePkg。通过保持 MdePkg 非常稳定，它有效地成为一个模块或设备驱动程序工具包，用于构建可以与各种包一起工作的模块。

mdepkg 提供了所有定义（包括函数、宏、结构和库类）和库实例，这些在 mdepkg 中定义。最新的 mdepkg.chm 文件将记录这些定义，并可以在最新的udk发布中找到。

它还提供了 eFi1.10/uefi2.x/pi1.x 和其他行业标准的定义（包括 PPIS/协议/guids）。

mdepkg 支持构建一系列模块类型。mdepkg 可以单独使用，也可以与其他包结合使用来生成模块。 mdepkg 可以生成独立的模块，定义为只使用 mdepkg 中定义的类型为 BASE 的资源的 BASE。基本模块允许您编写可移植的 C 代码，这些 C 代码可以很容易地移植到任何环境中。mdepkg 可以用 C 代码来编写 SEC。mdepkg 包还可以生成符合 EFI1.10或 UEFI2.x 规范的 UEFI 驱动程序或 UEFI 应用程序。MDEFKG 还可以基于EDK II构建环境描述在EDK II 规格.

 

文件解析

*pkg模块

原数据文件（.inf文件）

原文件（.efi文件组成）

 
 dsc文件 用来编译一个Package

[Defines]:设置build相关的全局宏变量。这些变量要被.dsc文件的其他模块所引用

[LibraryClasses]:定义库的名字，以及库中的.inf文件，能够被其他模块所引用

[Components]:该区块内定义的模块会被build命令编译成对应的.efi文件

[BuildOptions]:列出本模块编译源文件时用到的编译选项，对所有模块的文件都有效

[PCD]：用于定义平台配置数据，目的在于不改动.inf文件和源文件的情况下完成对平台的配置。

 .dec文件 主要定义公开的数据和接口供其他模块使用

[Definces]:用于提供Package的名称，GUID和版本号等信息。

[Includes]:列出了Package所提供的头文件所在的目录。

[LibraryClasses]:用于明确库和头文件的对应关系。

[Guids]:Package/Include/Guid目录下面有很多文件，每个文件中定义了GUID号，这些号会被复制到对应的AutoGen.c中。

[Protocols]:Package/Include/Protocols目录下面有很多文件,每个文件中定义了Protocols号。

[Ppis]:用于定义源文件中用到的PPI（PPI是PEI阶段PEI模块之间的通信接口）

[PCD]:是.dsc文件中PCD块的补充。

[UserExtenssions]:

 

 

每个模块是如何被编译城.efi文件的

  1. 编译器将源文件编译成.obj文件
  2. 链接器将.obj文件和其他使用的库文件生成.dll文件
  3. GenFw工具将.dll文件转换成.efi文件
  4. GenFd命令将.efi文件最终生成.fd文件

 

AutoGen.c和AutoGen.h和如何生成的

  • 执行./build 命令后，解析模块的.inf文件然后生成AutoGen.c和AutoGen.h

 

标准应用程序模块执行的过程

  1. 将标准应用程序模块对应的.efi文件加载到内存，找到对应的StartImage文件
  2. 然后进入函数_ModuleEntryPoint函数
  3. 然后进入ProcessModuleEntryPointList
  4. 然后进入对应的模块的入口函数

 

_ModuleEntryPoint函数的主要作用

  • 初始化：初始化一些列的构造函数
  • 调用本模块的入口函数
  • 析构（执行解析构造函数）

 

完整的驱动程序的框架

  1. FindOut()找出对应的硬件设备
  2. Install()/Start()安装驱动到指定的设备控制器
  3. Uninstall/Stop()从硬件设备上卸载驱动


UEFI驱动模型

  • UEFI驱动模型的核心是通过EFI Driver Binding Protocol来管理驱动程序。
  • 完整的驱动程序包含两部分：EFI Driver Binding Protocol和驱动程序本身


UEFI加载驱动的整个过程

  1. 首先在Shell命令下使用load命令将驱动文件加载到内存，加载后UEFI后调用gBS->StartImage(...)执行DriverImage的入口函数，在入口函数里，Driver Binding Protocol被加载
  2. 到Handle（Driver Image Handle或者其他Controler Handle）上。然后遍历所有控制器为每个控制器调用CoreConnectSingleController函数，在CoreConnectSingleController中调用EDBP的Support函数测试是否支持这个驱动，如果支持责调用Start()函数进行安装。


编写UEFI驱动的步骤

  1. 编写硬件相关部分的驱动程序（驱动本身）
  2. 驱动框架部分，实现Driver Binding Protocol 的三个接口函数Supported() Start() Stop()函数

Supported()函数要点

  1. 忽略参数RemainingDeivePath
  2. 使用函数OpenProtocol()函数打开所需要的Protocol。标准的驱动要用EFI_OPEN_PROTOCOL_BY_DRIVER属性打开，如果要独占某个Protocol需要关闭所有使用该Protocol的驱动程序。然后用属性EFI_OPEN_PROTOCOL_BY_DRIVER|EFI_OPEN_PROTOCOL_EXCLUSIVE打开Protocol
  3. 如果上面出错，调用CloseProtocol()关闭所有已经打开的Protocol并返回错误码。
  4. 所需要的Protocol成功打开后，测试这个driver是否支持这个Controler，如果任意一项测试失败，调用CloseProtocol()函数挂比所有打开的Protocol，并返回EFI_UNSUPPORTED
  5. 测试成功，调用CloseProtocol()关闭所有已打开的Protocol
  6. 返回EFI_SUCCESS


Start()函数要点

  1. 忽略参数RemainingDeivePath
  2. 使用函数OpenProtocol()函数打开所需要的Protocol。标准的驱动要用EFI_OPEN_PROTOCOL_BY_DRIVER属性打开，如果要独占某个Protocol需要关闭所有使用该Protocol的驱动程序。然后用属性EFI_OPEN_PROTOCOL_BY_DRIVER|EFI_OPEN_PROTOCOL_EXCLUSIVE打开Protocol
  3. 如果上面出错，调用CloseProtocol()关闭所有已经打开的Protocol并返回错误码。
  4. 初始化Controler所指定的设备，如果有错误，则关闭所有打开的Protocol，返回EFI_DEVICE_ERROR
  5. 分配并初始化所用到的数据结构，数据结构包含Protocol相关的数据结构和其他 的私有的数据结构。如果分配资源的时候发生错误，就关闭所有已经打开的Protocol，释放已经得到的资源，EFI_OUT_OF_RESOURCE
  6. 用InstallMultipleProtocolInterface()安装驱动协议到 ControlerHandle,如果有错误，关闭所有打开的Protocol，并返回错误码
  7. 返回EFI_SUCCESS


Stop()函数要点

  1. 用UnInstallMultipleProtocolInterface()函数卸载所安装的Protocol
  2. 关闭所有已经打开的Protocol。
  3. 释放所有申请的资源

 

 

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