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

从《UEFI编程实践》出版后，一系列的事情接踵而来，终于在今天，算是告一段落了。

这段时间，有不少机会和业内人员讨论UEFI和BIOS。反思自己对这个领域的理解，深感自己理论的不足。

看过《UEFI编程实践》的网友，应该能了解，书中对于概念的理论部分，阐述得相对较少。我一般都是遵循“提出问题-介绍UEFI相关知识-提供实例”的框架，围绕某一课题进行研究。

其中的一个原因，是因为我本来就是奔着实践为目的，将平时开发中所遇到的课题逐渐展开讨论。另一个原因，是没有深入到EDK2的具体实现去。

因此，从UEFI开发探索第101篇开始，我想逐渐转向对EDK2的代码研究了。如之前研究PCI Option ROM开发一样，这次设立的目标包括：

1. 对OvmfPkg源代码进行研究，搞清楚固件架构、编译过程、各阶段代码实现等；
2. 了解Qemu怎么使用固件启动的，以及如何启动操作系统；
3. 了解Ovmf固件如何提供操作系统所需要的各种Table、Runtime Services，甚至SMI Handler等。搞清楚一个UEFI操作系统如何与BIOS结合的。

我了解这是一个不小的目标，会遇到不少的困难，兴趣所在，倒不是特别畏惧。本来的想法，是在树莓派上进行实验，在lab-z（博客：https://www.lab-z.com/）的建议下，觉得OvmfPkg做实验更方便些。

主题确定，后续想到哪里不熟就补足哪里的知识。嗯，先从EDK2全局配置的关键核心-PCD开始研究。

1 PCD简介

Platform Configuration Database（PCD）是EDK2用来进行全局配置的机制，可在代码复用、模块化方面发挥巨大作用。

PCD是把代码里面的可配置选项抽取出来，在platform需要修改的时候，可以不用去修改源代码。其参数的配置，可以在编译过程中、运行时中都可以配置，甚至在二进制文件中也可以配置。

这种设计方式就比较让人着迷，这也使得定制化更为容易，代码更容易维护。

早期我一直以为PCD如同C/C++中的宏，用来提取公用代码，这是错误的。它提供的功能更为广泛，也更复杂。

首先直观地看下平常程序中用到的PCD，以前几篇中的Diskdump工程为例，使用如下命令编译，提取出其所用的PCD信息：

C:\vUDK2018\edk2>build -Y PCD -y pcd.log -p RobinPkg\RobinPkg.dsc -m RobinPkg\Applications\Diskdump\Diskdump.inf -a IA32

输出的信息，存在了pcd.log中。查看下log信息：

继续阅读“UEFI开发探索101 – PCD探究”

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经过四百多天的奋斗，新书终于上市了（京东官方书店 https://item.jd.com/13406126.html）：

每天晚上9点，在安排好孩子睡觉后，就坐在书桌前敲打键盘；每个周末，都逼迫自己进入代码和Spec的海洋，一句句调试，一点点查询。

看到书稿成型的那一刻，感觉一切的付出都值得了！

封面以红色色调为主，占据视觉中心的芯片，周边的器件和数字0、1，表明这是本计算机底层实践的书。在各种器件间专心走着的漫画小人，让我想起每个专心调试的日日夜夜。我很喜欢这个封面的感觉，工程师的文化感扑面而来。

书中提供了33个UEFI应用和驱动示例，以及多个用来配合实验的Windows程序、Linux程序和嵌入式程序。涵盖了构建程序架构、调试方法、构建GUI、各种总线外设的访问、网络应用开发、UEFI驱动和Option ROM开发等内容，特别介绍了国产计算机下的UEFI开发，是偏实战操作的技术性书籍。

继续阅读“UEFI开发探索100 – 《UEFI编程实践》发布啦”

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最近有些程序，只能在实际机器的UEFI Shell下进行测试。比如上一篇的diskdump程序，在模拟器下是没法运行的。

模拟器上运行，可以直接使用各种截屏软件截图，图像还是比较清晰的。在实际机器上运行，只能使用手机录像或者拍照。自己的拍照技术有多糟糕，我还是很清楚的。所拍出的照片，只能勉强看清楚程序的运行情况。因此，后期还得在电脑上用PS处理一下。

这种情况遇到多了，总得想个办法解决一下。

今天早上上班的路上，冒出一个想法，何不写个UEFI Shell下截屏的软件？

需要解决的问题不多，主要包括以下几个：
1） 截屏程序要能常驻内存，以允许其他程序在运行的时候唤出；
2） 设置键盘热键，可以随时唤出后台运行的截屏程序；
3） 将整个屏幕以bmp图像的格式，存储在硬盘或者U盘上。

有点类似以前DOS系统下的常驻内存程序TSR一样，早期的DOS中有大量这样的程序存在。

想了一下实现方法，觉得应该可以在UEFI下把这个截屏软件实现出来。常驻内存应该可以通过UEFI驱动的方式实现，屏幕获取和存取BMP图像比较简单，之前写的图像处理代码稍微修改就可以了。

不过，越深入思考，越觉得在哪看过这样的想法。

查了下平常的开发日志，果然，微软的Github库中，提供了同样功能的软件。很久以前我就看过了，只是一直没有去编译测试。

这个UEFI程序存在于微软在Github上的mu_plus库中，库的地址为：https://github.com/microsoft/mu_plus.git。

截图软件位于mu_plus的MsGraphicsPkg中，名称为PrintScreenLogger。

既然已经有了，就没必要再写了，本篇试着了解其实现原理，并在实际环境中测试一下。

1 PrintScreenLogger的代码结构

从整体设计上来看，与想象的差不多。PrintScreenLogger采用了UEFI驱动的形式，让程序可以常驻内存。

其代码结构如图1所示。

继续阅读“UEFI开发探索99 – UEFI Shell下截屏工具”

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之前在CSDN上建了一个专栏，名字为汇编语言探索，准备聊一些用汇编写的小项目。大概写了十几篇关于Foxdisk运行原理的文章，后面还会不定期的写写，特别是最近看到一个俄罗斯程序员用FASM写的KolibriOS，贼有意思了，找时间读一读。

Foxdisk本来是我为自己写的一个多操作系统引导的软件，类似于Grub。核心点在于，在Foxdisk内可以将硬盘分成若干区域，每个区域装一个操作系统，各操作系统间可以通过共享的分区分享数据。而提供的图形界面，比单调的Grub让我舒服些。

这是一个很好的想法，能满足我使用多个操作系统的开发习惯。Foxdisk开发了3代，前两代是纯粹用汇编语言写的，3.0则使用了C语言嵌汇编。再然后，我迷上了UEFI，对于在Legacy BIOS下开发的Foxdisk，就这么抛弃了。

Foxdisk 3.0中，内置了对硬盘分区的功能（相当于Fdisk或spfdisk之类的工具）。实际上，Foxdisk大部分的工作，都是在和硬盘打交道。

进入UEFI后，一直不怎么想去研究硬盘访问。总觉得UEFI本身已经将硬盘访问封装得很好了，没什么必要再去开发分区、格式化之类的软件了。

刚好在近期的项目中，需要在Option ROM中查看某几个扇区的数据。为了比对Option ROM的代码，需要开发一个UEFI小程序，实现类似功能。

1 UEFI的存储介质访问栈

UEFI规范中提供了大量的存储介质Protocol（Media Protocol），甚至包括内存虚拟盘（RAM Disk）都支持了。

Legacy BIOS下是通过Int 0x13进行硬盘访问的，由寄存器AH标识各种功能号，供程序员调用。习惯了这种思维，再看UEFI的访问方式，总是有点别扭。

首先需要找出类似功能的访问接口，UEFI提供了从硬盘协议层的Protocol，一直到文件系统的Protocol，非常完善，其架构如图1所示。

继续阅读“UEFI开发探索98 – 硬盘访问Diskdump”

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最近一段时间，很多网友问的问题都是和网络相关的。讨论的问题大部分是关于网络环境的搭建，有些现象我也没有遇到过。

在UEFI开发探索49中，介绍过在Nt32模拟器和真实环境中搭建UEFI网络环境。当时我使用的EDK2是UDK2018的版本。

随着EDK2版本的升级，原有的NT32模拟器（使用Nt32Pkg编译）已经取消了，随之替代的是EmulatorPkg。后者提供的功能更为全面，提供了32位和64位的模拟器，之前的博客中也曾经介绍过。

因此，本篇准备用EmulatorPkg编译的模拟器重新搭建网络测试环境。之前的模拟器使用Nt32Pkg编译，所以我取名为Nt32模拟器；现在的EmulatorPkg名字太长了，为方便行文，称之为EDK2模拟器了。

1 搭建EDK2开发环境

详细的搭建过程，可以参考UEFI开发探索22和57，这里简单描述本次的搭建过程。步骤如下：

1）工具安装

安装必要的开发工具，包括Visual Studio、Python、ASL和Nasm；

2）下载代码库

使用Git将EDK2的代码和StdLib的代码下载到本地。

在C盘新建目录edk202011，使用如下命令下载：

robin@robin-PC MINGW64 /c/edk202011
$ git clone --branch stable/202011 https://gitee.com/luobing4365/edk2.git
$ git clone https://gitee.com/luobing4365/edk2-libc.git

请注意，这里下载的地址是我的私有仓库，我把github上的edk2和edk2-libc的仓库同步到我在gitee上的仓库中了，方便自己下载。

不要按照我给的命令去下载，原始的仓库为https://github.com/tianocore/edk2.git 和https://github.com/tianocore/edk2-libc.git，可以使用如下命令去下载：

$ git clone --branch stable/202011 https://github.com/tianocore/edk2.git
$ git clone https://github.com/tianocore/edk2-libc.git

当然，取决于你所在地方的网速，下载速度会很慢。建议使用同样的方法，将github上的仓库同步到gitee上,或者直接在gitee上找到同样的仓库再下载。

本篇使用的分支为stable/202011，后续的实验结果均是基于此版本得出的。

3）更新子模块

修改edk2中的.gitmodules，更子模块。

如果能使用github直接下载，可以不用修改.gitmodules，直接运行后续的更新命令就可以了。我修改的内容如下：

[submodule "CryptoPkg/Library/OpensslLib/openssl"]
	path = CryptoPkg/Library/OpensslLib/openssl
	url = https://gitee.com/luobing4365/openssl.git
[submodule "SoftFloat"]
	path = ArmPkg/Library/ArmSoftFloatLib/berkeley-softfloat-3
	url = https://gitee.com/luobing4365/berkeley-softfloat-3.git
[submodule "UnitTestFrameworkPkg/Library/CmockaLib/cmocka"]
	path = UnitTestFrameworkPkg/Library/CmockaLib/cmocka
	url = https://gitee.com/luobing4365/cmocka.git
[submodule "MdeModulePkg/Universal/RegularExpressionDxe/oniguruma"]
	path = MdeModulePkg/Universal/RegularExpressionDxe/oniguruma
	url = https://gitee.com/luobing4365/oniguruma.git
[submodule "MdeModulePkg/Library/BrotliCustomDecompressLib/brotli"]
	path = MdeModulePkg/Library/BrotliCustomDecompressLib/brotli
	url = https://gitee.com/luobing4365/brotli.git
[submodule "BaseTools/Source/C/BrotliCompress/brotli"]
	path = BaseTools/Source/C/BrotliCompress/brotli
	url = https://gitee.com/luobing4365/brotli.git
ignore = untracked

再次提醒，上述的子模块给出的地址，均是我将子模块在github上的仓库，导到gitee上的地址。可以参考我的方法，但是不要直接使用，这些都是我的私有地址，没法直接用。

具体的导入方法，可以参考UEFI开发探索57的内容。

继续阅读“UEFI开发探索97 – EDK2模拟器搭建网络环境”

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syslibforuefi中，还有几个小程序。从我的角度来看，最值得学习的是他将图像变为HII资源的方式，其他图形图像的知识，在很久以前的博客中，已经研究了很多了。

早上打开CSDN，让我吃了一惊：

悄没声息地跑到了游戏领域内容榜的第2名了！

上次我就说过，我这是UEFI开发的博客啊，又不是介绍游戏开发的。这奇怪的评价，让我都不知道从哪里吐槽了。

我是不是转行去开发游戏比较好？

继续阅读“UEFI开发探索96 – 温度计小游戏”

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昨天闲暇的时候，把Tim Lewis的迷宫游戏编译了一下，自娱自乐在UEFI下玩了一把。

奇怪的是，CSDN竟然给我发了“入选《游戏领域内容榜》第27名”，如下图：

嗯，虽然从理论上来说，这篇博客也算写了个游戏，可我主要写的是UEFI程序啊。除了这篇博客的名字外，在关键字里我也没有设置“游戏”字样。

实在搞不懂CSDN的评判算法。

继续阅读“UEFI开发探索95 – 弹跳小游戏”

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最近一直在写YIE002开发探索的博客，偶尔看看其他人写的和BIOS开发相关的博客。

经常看的博客有Tim Lewis、Vincent Zimmer等，总是能学到一些东西。

今天下班后，可能是因为最近公司的事情比较繁杂，精神有点不振。虽然计划了近期要写的嵌入式代码，可是怎么也提不起劲，开发工具都不想打开。

我无聊地翻阅着常看的几位作者的博客，Tim Lewis有个关于UEFI和C++的议题，稍微有点兴趣，就点进去看了。

他的代码放在了sourceforge上，地址为：https://sourceforge.net/projects/syslibforuefi/。下载了之后，我浏览了目录结构，发现几个有意思的程序。其中有些是可以在UEFI下玩的小游戏，看来程序员的想法很类似啊，我之前也开发了UEFI下的贪吃蛇游戏。

今天休息一下，拜读下顶级BIOS程序员写的UEFI程序。

1 Maze程序结构分析

源程序在文末给出了，可以试玩一下。

整个迷宫程序的主要实现目标包括：
1） 自动生成迷宫；
2） 通过方向键，控制角色通过迷宫。

实现的目标比较简单，从代码结构来看，主要包含如下函数，如图1所示。

继续阅读“UEFI开发探索94 – 迷宫小游戏”

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在UEFI开发探索72中，曾经规划过YIE002的开发板计划。当时的主要目标是使用YIE002做USB HID的双向通信设备，并在Windows、Linux和UEFI下都实现上位机访问程序。

如今，这些目标都已经实现了。特别是Windows下的测试程序UsbHID，现在成为我专用的测试工具了。

当时的开发计划中，还有一项目前还没有完成，那就是让YIE002开发板提供生成随机数的功能，使得在各个系统下都能通过USB通道得到生成的随机数，包括UEFI系统。

这个目标的灵感来源于国外工程师开发的ChaosKey，是以前学习UEFI开发时，在网上搜寻资料时偶然遇到的。一个小小的产生随机数的设备（U盘大小），作者花了不少心思来制作，让我觉得很有意思。因此，在设计YIE002的时候，就预留了生成随机数的机制。

周末的时候，花了一点时间，终于把这个随机数生成器做成了。具体的过程，请见我的另外一篇博客：YIE002开发探索10-随机数生成器。

今天就来UEFI下使用下这个小设备。

1 代码编写

代码编写的过程实际非常简单，借用了UEFI开发探索88篇的工程HelloHID，稍微修改了下其中的函数，就实现了需要的功能。

将HelloHID改为RngUEFI，包括INF文件和源文件名，都修改下。然后在RobinPkg.dsc中，添加对RngUEFI工程的编译支持，就完成了框架调整。

由于YIE002随机数生成器提供了三种USB HID通信能力，可以使用任意一种方式与之通信。因此，我就直接用Feature Report通信的方式来编写代码了。

继续阅读“UEFI开发探索93 – UEFI下使用YIE002随机数发生器”

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