月份：2021年1月

请保留-> 【原文：  https://blog.csdn.net/luobing4365 和 http://yiiyee.cn/blog/author/luobing/】

1 HID（人机接口设备）介绍

HID设备是USB规范中最早提出并支持的一种类设备，日常使用的键盘、鼠标等，都属于HID设备，是一种使用非常广泛的USB设备。

HID一开始为USB，但设计为与总线无关。它是为低延迟、低宽带的设备而设计的，在Windows 7以上，也支持蓝牙、I2C、GPIO等HID设备。

当然，我们主要还是研究跨平台的USB HID。

HID包含两个基本概念：报告描述符和报告。报告描述符描述设备支持的数据格式和含义，报告是在设备和软件客户端之间交换的实际数据。

上位机程序和HID设备通过报告来交换数据，上一篇中了解到，有三种报告类型：

输入报告（Input Report）： 从HID设备发送到上位机程序的数据，通常在状态发生更改时发送；

输出报告（Output Report）：从上位机程序发送到HID设备（比如键盘上的LED状态）数据；

功能报告（Feature Report）：通常与配置信息相关。

在报告描述符中，可以定义每种类型的0个或多个报告，通常Input Report至少有一个。

不同的操作系统，对USB HID的支持方式不一样。Windows下有驱动Hidusb.sys支持HID传输，并提供了HID应用程序接口；UEFI的下使用EFI_USB_IO_PROTOCOL构建通信函数；而Linux下则可以使用libusb与HID设备通信。

2 Windows上位机程序UsbHID

为YIE002开发的Windows上位机，我命名为UsbHID。其界面图如图1所示。

继续阅读“UEFI开发探索73- YIE002USB开发板（02 Windows编程）”

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最近把USB的各个方面都研究了一遍，也在UEFI下实现了USB设备的访问。趁着这热乎劲，我计划把USB HID通信的知识，集合到一个新的开发板中进行介绍，也即我目前正在考虑设计的YIE002。

虽然YIE002的开发板还在规划中，我使用其他的开发板，已经打通了USB的通道了。只等着YIE002开发打样回来，把嵌固件代码移植过去就行了。

因为涉及到三个平台的开发（Windows、UEFI以及嵌入式平台），开发中需要记忆的知识点有点多。虽然现在对这些知识还比较清楚，时间长了后，有些细节容易忘记。因此，本篇开始进行YIE002的各类软件实验。

后续的篇章中，会交叉进行YIE001和YIE002的实验。两者的区别在于，YIE001主要是基于PCIE总线的，而YIE002则使用的是USB总线。

1 YIE002开发板计划

首先简单介绍下YIE002的开发板计划。 如图1所示，是我规划的YIE002开发板。

继续阅读“UEFI开发探索72- YIE002USB开发板（01 开篇）”

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正在编辑新书《UEFI编程实践》（暂定名），现在介绍的内容，都整理到了第8章中了。

写书还是比较费神的，博客中可以随意行文，书稿则完全不能这么做。为了做到准确，有时为了确定一个数据，需要花费整个上午查找资料。期待今年上半年能够出版吧。

关于Option ROM，在第34、35和36篇中，已经描述过其历史和原理了。现在有了开发板，就可以在上面直接进行开发了。

1 开发Option ROM

代码是基于BlankDrv中的架构进行开发的，主要修改Supported()函数和Start()函数。Supported()函数中，判断是否为目标PCIE设备（也即是否为YIE001开发板）；Start()函数中，添加界面代码以及访问硬件设备的代码。

示例1中给出了修改后的Supported()代码。

【示例1】Supported()函数

EFI_STATUS EFIAPI BlankDrvDriverBindingSupported (
  IN EFI_DRIVER_BINDING_PROTOCOL  *This,
  IN EFI_HANDLE                   Controller,
  IN EFI_DEVICE_PATH_PROTOCOL     *RemainingDevicePath   OPTIONAL)
{
  EFI_STATUS Status;
  UINT16 MyVendorID, MyDeviceID;
EFI_PCI_IO_PROTOCOL  *PciIo;
  Status = gBS->OpenProtocol (Controller, &gEfiPciIoProtocolGuid,
                  (VOID **) &PciIo,This->DriverBindingHandle,
                  Controller,EFI_OPEN_PROTOCOL_BY_DRIVER);
  if (EFI_ERROR (Status)) return Status;
  Status = PciIo->Pci.Read(PciIo,EfiPciIoWidthUint16,0,1,&MyVendorID);
  if (EFI_ERROR (Status)) goto Done; //获取厂商ID
  Status = PciIo->Pci.Read(PciIo,EfiPciIoWidthUint16,2,1,&MyDeviceID);
  if (EFI_ERROR (Status)) goto Done; //获取设备ID
  Status = EFI_SUCCESS;
  //通过厂商ID和设备ID，判断是否为目标设备
  if (MyVendorID != CH366_VENDOR_ID || MyDeviceID != CH366_DEVICE_ID)
    Status = EFI_UNSUPPORTED;
  Done:  //关闭所用的Protocol
  gBS->CloseProtocol(Controller,&gEfiPciIoProtocolGuid,
         This->DriverBindingHandle,Controller);
  return Status;
}

在Supported()函数中，首先使用OpenProtocol()打开PCI I/O Protocol，如果打开失败，则返回EFI_UNSUPPORTED。然后使用得到的PCI I/O Protocol实例，从PCI设备的配置空间，获得厂商ID和设备ID。如果所得到的厂商ID及设备ID，与目标设备的一致，则返回EFI_SUCCESS，否则返回EFI_UNSUPPORTED。

继续阅读“UEFI开发探索71- YIE001PCIe开发板（07 OptionROM框架）”

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前两篇中，我们了解了UEFI驱动模型的基本架构。 在此基础上，本篇将以一个有趣的UEFI驱动GopRotate，配合自己编写的测试用UEFI应用TestGopRotate，演示UEFI驱动的运行和测试过程。

1 UEFI驱动GopRotate

此示例由apop2提供，源码仓库为https://github.com/apop2/GopRotate。工程GopRotate包含5个源文件：ComponentName.c、GopRotate.c、GopRotate.h、GopRotateBlt.c和GopRotate.inf。这几个文件的作用分别如下：

1） ComponentName.c。实现了EFI_COMPONENT_NAME_PROTOCOL的接口函数，提供UEFI驱动的名称；
2）GopRotate.c。实现EFI_DRIVER_BINDING_PROTOCOL及其接口函数，安装EFI_DRIVER_BINDING_PROTOCOL和EFI_COMPONENT_NAME_PROTOCOL，以及实现UEFI Shell界面旋转功能的Protocol；
3） GopRotate.h。定义了驱动所需数据结构以及Protocol接口函数原型；
4） GopRotateBlt.c。实现UEFI Shell界面旋转的函数，以及提供此功能的Protocol接口函数的实现；
5） GopRotate.inf，编译UEFI驱动的INF文件。

为实现UEFI Shell界面的旋转，示例工程GopRotate主要做了以下工作：

• 找到安装了EFI_GRAPHICS_OUTPUT_PROTOCOL的控制器，并且不能是虚拟设备；
• 对EFI_GRAPHICS_OUTPUT_PROTOCOL的Blt()接口函数进行替换，更换为GopRotate中实现旋转显示的函数BltRotate()；
• Shell界面旋转多少度，由内部私有结构体的成员变量Rotation决定。实现控制此变量的GRAPHICS_OUTPUT_PROTOCOL_ROTATE_PROTOCOL，此Protocol提供了两个接口函数，用来获取Rotation值和设置Rotation的值。

示例工程GopRotate的私有结构体如示例1所示。

继续阅读“UEFI开发探索70- YIE001PCIe开发板（06 UEFI驱动）”

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上一篇中，驱动BlankDrv完成了核心的EFI_DRIVER_BINDING_PROTOCOL，以及获取驱动名Protocol的处理后，整个UEFI驱动框架还有两项工作等待完成：

• 安装UEFI驱动所提供的Protocol；
• 驱动加载后是常驻内存的，应该提供UEFI驱动的卸载函数，以支持将驱动系统中移除的功能。

1 完成驱动框架

安装Protocol可以使用InstallMultipleProtocolInterfaces()函数，由于BlankDrv中有三种Protocol需要安装，所以使用了库函数EfiLibInstallDriverBindingComponentName2()来安装所有的Protocol。如示例1所示。

【示例1】安装BlankDrv所提供的Protocol

EFI_STATUS EFIAPI UefiMain(
  IN EFI_HANDLE           ImageHandle,
  IN EFI_SYSTEM_TABLE     *SystemTable
  )
{
  EFI_STATUS          Status;
  …..
//安装需要提供的三种Protocol
  Status = EfiLibInstallDriverBindingComponentName2 (
             ImageHandle,
             SystemTable,
             &gBlankDrvDriverBinding, 
             ImageHandle,
             &gBlankDrvComponentName,
             &gBlankDrvComponentName2
             );
  return Status;
}

驱动的卸载函数，在使用UEFI Shell命令unload的时候会被调用。此函数的入口在UEFI工程的INF文件中添加，由[Defines] Section的UNLOAD_IMAGE字段给出。在示例工程BlankDrv的BlankDrv.inf中，按照如下方式进行了定义：

[Defines]
  ……
ENTRY_POINT                    = UefiMain         //驱动的入口函数
UNLOAD_IMAGE                   = DefaultUnload   //驱动的卸载函数

继续阅读“UEFI开发探索69- YIE001PCIe开发板（05 UEFI驱动）”

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插个新告知：YIE001的开发板，思路已经比较清晰了-使用PCIE芯片，编写Option ROM，在此基础上控制硬件，做一些有趣的实验。由于主要是用业余时间，估计在这两个月内就能把要做的实验完成。

因此，有了新的想法-做一个USB的开发板YIE002，实现从UEFI访问、Windows/Linux访问的全通道USB HID设备。当然，可以用它来收集温度、产生随机数等。准备做成U盘大小，方便直接插在电脑上进行实验。我正在收集网友的想法，有啥想实现的，留言就行，资源允许，我就在板子上实现了。

回到UEFI驱动的介绍。

UEFI开发探索66和67，介绍了服务型驱动的构建和实现。下面几篇，用来介绍符合UEFI驱动模型的驱动程序。本篇主要介绍其框架结构和程序接口，内容有点枯燥，最好对照着源码进行阅读。

一个完整的符合UEFI驱动模型的驱动程序，大致可以分为两个部分：EFI Driver Binding Protocol和驱动本身提供的服务。前者用来管理驱动，后者才是用户需要使用的部分，一般包括一个或多个Protocol。

比如UEFI的USB主控制器驱动，它提供了两个Protocol供用户使用，包括EFI_USB_HC_PROOCOL和EFI_USB2_HC_PROTOCOL，用来访问USB设备。另外，为了方便用户使用，驱动程序一般还会包含EFI Component Name Protocol，用来显示驱动信息。

在网页https://sourceforge.net/projects/edk2/files/EDK%20II%20Releases/Demo%20apps/上，可以下载Intel早期提供的驱动框架示例BlankDrv，用来学习UEFI驱动模型。

1 EFI Driver Binding Protocol

示例工程BlankDrv包含四个文件：

1. BlankDrv.c。实现EFI_DRIVER_BINDING_PROTOCOL及其接口函数，并安装EFI_DRIVER_BINDING_PROTOCOL和EFI_COMPONENT_NAME_PROTOCOL。
2. BlankDrv.h。定义了驱动所需数据结构以及Protocol接口函数原型；
3.  ComponentName.c。实现了EFI_COMPONENT_NAME_PROTOCOL的接口函数；
4. BlankDrv.inf，编译UEFI驱动的INF文件。

继续阅读“UEFI开发探索68- YIE001PCIe开发板（04 UEFI驱动）”

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上一篇做好了服务型UEFI驱动的示例工程，本篇准备编写测试用的UEFI应用，演示如何使用驱动提供的Protocol。另外，对于如何加载驱动进行测试，也会详细讲述。

1 编写测试驱动的UEFI应用

完成了服务型驱动和相应示例Protocol的构建后，我们准备编写访问示例Protocol的UEFI应用。本节准备的示例工程TestServiceDrv，在文末提供了下载地址。

编写测试示例Protocol的代码，步骤如下：

• 将示例工程ServiceDrv的头文件MyProtocol.h拷贝到示例工程TestServiceDrv的文件夹下。同时修改TestServiceDrv.inf文件，在[Sources] Section下添加此头文件名；
• 在TestServiceDrv的主程序所在源文件TestServiceDrv.c中添加GUID的声明和定义；
• 在主程序中添加测试用的代码。

在我们准备的服务型驱动例子中，准备了三个接口函数。其中，接口函数My_SampleIn()和

MySample_DoSth()对私有数据进行了不同赋值，接口函数My_SampleOut()则将私有数据打印了出来。我们可以据此编写测试用的代码，如示例1所示。

【示例1】测试示例Protocol

EFI_STATUS EFIAPI UefiMain (IN EFI_HANDLE ImageHandle,
IN EFI_SYSTEM_TABLE  *SystemTable)
{
  EFI_STATUS      Status;
  EFI_MYSAMPLE_PROTOCOL *myprotocol;
  Status=gBS->LocateProtocol(&gEfiMYSampleProtocolGUID,//示例Protocol GUID
NULL, (VOID **)&myprotocol);
  if(EFI_ERROR(Status))
  {
    Print(L”LocatProtocol error: %r\n”, Status);
    return Status;
  }
  //测试示例Protocol的接口函数
  myprotocol->MySample_In(myprotocol,L”Hello,My protocol!”);
  myprotocol->MySample_Out(myprotocol);
  myprotocol->MySample_DoSth(myprotocol,L”Enjoy UEFI!”);
  myprotocol->MySample_Out(myprotocol);
  return EFI_SUCCESS;
}

示例应用TestServiceDrv是配合之前构建的服务型驱动ServiceDrv工作的，如果ServiceDrv没有加载，则提示找不到Protocol；如果ServiceDrv加载后，则会如示例1所示，依次调用示例Protocol的接口函数。

继续阅读“UEFI开发探索67- YIE001PCIe开发板（03 UEFI驱动）”

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在之前的篇章中，或多或少地介绍了一些UEFI驱动的内容。我们要在YIE001上实现的PCIE Option ROM，实际上就是一种UEFI驱动。这点与Legacy BIOS的Option ROM完全不同，在系列博客的第34篇中，可以知道Legacy Option ROM完全是并行于BIOS的。

当然，这样描述Legacy Option ROM也不准确，Legacy BIOS与Legacy Option ROM只是遵循一个调用标准，双方并不干涉。而UEFI Option ROM则是完全遵循UEFI驱动模型的，甚至可以用它安装Protocol，供其他程序使用。

在实际进行编程前，必须理清UEFI驱动的结构和编写方法。预计将用3篇左右的篇幅，把这些内容介绍清楚，以方便对YIE001代码的调试和测试。

1 UEFI驱动分类

从类型上来看，UEFI驱动可以分为启动服务驱动（Boot Service Drivers）和运行时驱动（Runtime Drivers）。两者的区别在于，在UEFI BIOS的RT阶段OS Loader获得平台控制权后，运行时驱动仍然有效。

从功能上划分，UEFI驱动可以分为以下类别。

1) 符合UEFI驱动模型（UEFI Driver Model）的驱动。这类驱动包括总线驱动（Bus Drivers）、设备驱动（Device Drivers）和混合驱动（Hybrid Drivers），一般用来驱动对应的硬件设备；

2) 服务型驱动（Service Drivers）。这类驱动不管理任何设备，一般用来产生Protocol；

3) 初始化驱动（Initializing Drivers）。它不会产生任何句柄，也不增加任何Protocol到系统数据库，主要用来进行一些初始化操作，执行完就会从系统内存中卸载；

4) 根桥型驱动（Root Bridge Drivers）。它用来初始化平台上的根桥控制器，并产生一个设备地址Protocol，以及访问总线设备的Protocol，一般由总线驱动用来访问设备。在7.1节中，我们使用的支持访问PCI/PCIe设备的EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL，就是一个典型的例子。

符合UEFI驱动模型的驱动和服务型驱动，在实际项目中运用较多，其他两种则使用较少。本篇主要介绍下服务型驱动。

2 服务型驱动的功能

在前面的探索中，大量使用了Protocol构建各种应用。也在某些篇章了解了Protocol的基本运作方式，特别是42、43中，构建了完整的服务型驱动和测试程序。

本篇介绍的服务型驱动，和之前的并没有太大区别。主要是为了将来阅读方便，以YIE001的名义，将服务型驱动和UEFI驱动的其他内容整理在一起了。闲言少叙，下面进入正篇。

UEFI中，Protocol可算是最重要的概念了。对它的理解和使用，贯穿了整个UEFI探索系列博客。Protocol由各类驱动提供，在这其中，服务型驱动不需遵循UEFI驱动模型，也不需要管理任何硬件设备。其主要的目的就是用来产生一个或多个Protocol，安装到相应的服务句柄上。

Protocol由一个128位的全局唯一ID(GUID)和Protocol接口的结构体组成，结构体中包含了Protocol的接口函数，可以用来访问对应的设备。在UEFI的系统中，其句柄数据库维护了设备句柄、Protocol接口和镜像句柄、控制器句柄之间的关系。对于Protocol接口的增加、移除或者替代，都可以在句柄数据库中跟踪到，如图1所示。

继续阅读“UEFI开发探索66- YIE001PCIe开发板（02 UEFI驱动）”

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有段时间没有更新博客了，最近大部分时间都用在公司项目上、以及整理书稿了。在整理书稿的过程中，到了讲述PCIe协议这章的时候，总觉得只是介绍协议和UEFI代码，未免有点太枯燥了。

因此，我把之前写好的章节全部推翻，介绍PCI协议的内容，改为做一个PCIE的开发板，并动手实现板卡的UEFI Option ROM。

也就是说，我按照想象开发了带Flash ROM的PCIE开发板，把UEFI Oprom代码灌入，设备插在计算机上，就可以显示编写好的界面，并能控制开发板上器件，实现一些有趣的功能。

开发板我取名为YIE001，来源于我们博客网站的缩写。目前的计划如下：

1. 实现基本的Oprom代码；
2. 实现界面和键盘控制功能；
3. 实现跑马灯程序；
4. 实现开发板的按键控制功能；
5. 实现开发板上的屏幕显示功能；
6. 移植基础的GUI到开发板上；
7. 读取插在主机上U盘的内容；
8. 做个贪吃蛇的游戏。
9. More……

其中第5个，是指开发板上的I2C接口的OLED屏幕，而不是主机的屏幕。目前不确定这个功能是否能实现，我所用的PCIE芯片Ch366，它的I2C时序很奇怪，我还没有调试，不知道结果如何。当然，时间原因，以上的计划很有可能改变，我尽量按照这些目标开展计划。

另一个计划是关于UEFI与USB的，我准备稍微拓展一下，把如何用单片机实现HID通讯，Windows下如何访问HID设备、UEFI下如何访问HID设备，作为一个大专题，全面讲一下。时间足够的话，Linux系统下访问HID设备的方法也试着实现一下。这就把USB HID从上到下，我觉得应该掌握的知识，全部都探索了一遍。

本篇博客，主要介绍下刚打样回来的YIE001的硬件结构。

开发板YIE001主要就是为开发UEFI Option ROM而制作的，其目的为了演示Option ROM代码如何调用Protocol、如何控制硬件。它是一块PCIe的板卡，提供了拨动开关控制、LED灯的控制以及I2C的接口，其产品结构示如图1所示。

继续阅读“UEFI开发探索65- YIE001PCIe开发板（01开篇）”

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