小華的部落格: 快快樂樂學EFI (1)

快快樂樂學EFI

Harrison Hsieh 2010/07/19

Chap 1 EFI How to

1.1 概論

有感於當初學習EFI的時候是直接經由BIOS vendor: "I公司"的網路上的訓練課程以及他們派了一組人來幫我們上了一星期Bring up之後，就直接在客戶的案子上邊做邊學，所以很多EFI基本的基礎都沒有學好!因此，最近想化整為零把EFI 重頭學習一遍! 那EFI 入門該學些甚麼呢?! 個人覺得，工欲善其事必先利其器! 所以先去抓一套可以編譯工具以及一套EDK或是 EFI Tool kits 來學習是最簡單的方式! 所以我們的學習目標就是了解甚麼是EFI/UEFI ，然後再告訴你如何去找到你需要的資料以及建構出一個可以撰寫EFI code的環境。

1.2 EFI 歷史回顧

Extensible Firmware Interface (EFI，可擴充韌體介面) 是一個規範，他規範了一個介面，界於作業系統(例如: Windows)與平台韌體(Platform firmware)之間的一個橋樑。 EFI 的改進是被用來取代傳統BIOS的介面(這個傳統的介面被稱之為IBM PC compatible PC 的BIOS或稱之為Legacy BIOS). 最初EFI是由Intel 所主導發展，Intel 已於2005年此規範交給目前UEFI論壇(Unified EFI Forum) 的會員一起共同維護與推廣，這便是眾所皆知的UEFI (Unified EFI，統一的EFI).

最初EFI發展動機是為了在1990年中的Intel-HP Itanium 系統，當時的PC BIOS有一個限制(支援16 bit 的處理器模式，1MB 位址空間與AT 硬體架構)，而這個限制使的他無法支援大型伺服器平台的系統Intel-HP Itanium。最初的時候Intel 只是為了解決這些BIOS啟動時的限制，後來就乾脆改變它的名稱，且稱之為EFI。

Intel Platform Innovation Framework for EFI
Intel 在其平台上為了EFI去建立了一個新框架(Framework)，而這個框架的最初代號叫做Tiano，這個框架非常的完整，它包含了EFI對原本傳統韌體的所有支援，他也可以透過所謂的compatibility support module(CSM)來支援傳統的PC BIOS，簡單說就是傳統BIOS能做的EFI也能做，但是不是完整支援就要看CSM支援的程度。
特別是，這個框架包含了在Power- On後，所有必要的初始化步驟去初始化一個平台(Platform);但是這些步驟的運作並沒有被定義在EFI specification內，而是被定義在 Platform Initialization Specification(簡稱PI Spec)內的章節。 Intel 並沒有將這個架構完整的開放給一般的End-User知道，他只有開放這些資訊給一些獨立的BIOS 廠商(稱之為IBV)，像是安邁 (American Megatrends ，AMI) 或是系微(Insyde Software)、鳳凰科技(Phoenix) …等的BIOS韌體供應商。
而在TianoCore project(也就是所謂的EFI Developer Kit ，EDK)的Open source之中，會提到如何去開發這個Framework。這個開發工具中含括了EFI的一些硬體初始化的程式碼(只針對一些硬體，但並不包含韌體本身) ，至於這些程式碼的授權包含BSD license 和 Eclipse Public License…等。
而Tiano是為了取代BIOS的一種框架，所以透過EFI可以讓PC的設備自己撰寫一個驅動程式來管理這個設備。而對於開放原始碼來說，這也代表大家可以從TianoCore.org 下載這個專案，然後以BSD（Berkley Software Distribution）的授權方式來生產你的產品。BSD的授權，你自己去修改它的軟體並且發展出屬於你自己的產品，但BSD並不會去要求你把修改的地方公開出來，而這種方法會有助於你去保護你的智慧財產權。

歷史故事簡略介紹完了，廢話不多說我們就馬上進入EFI 世界中，告訴你一個EFI的環境需要哪些工具來編譯、去哪裡下載EFI 工具包、如何建構你的編譯環境。

1.3 Compiler 工具

為了能夠編譯一套EDK或是EFI Tool kits ，你會需要使用到 WinDDK或是VisualStudio，這是為了提供一些Compiler 工具像是C的Compiler : CL.EXE或是像Lib工具: LIB.EXE 以及連結工具Link.exe...etc

另外你可能還需要使用到MASM 來組譯一些少部分的組合語言程式碼，因此軟體需求如下:

(1) WinDDK version 3790.11830(EFI Tool kits預設)/ VisualStudio 2003(EDK預設)/VisualStudio 2005/VisualStudio 2008
(2) EFI Tools Kit /EDK source code.

(3) MASM
(4) TortoiseSVN

1.4 EFI Resource

在茫茫網海中，如何蒐尋EFI 相關資源?! 小弟我不是幫Google 打廣告，是因為我常使用他去找資料! 那我們要輸入哪些關鍵字可以找到我們要的資料呢?

首先進入Google搜尋引擎，輸入關鍵字 "EFI EDK"，你就會看到下面的連結: http://sourceforge.net/apps/mediawiki/tianocore/index.php?title=EDK

目前EFI 相關資訊比較完整的地方就是這個網站，裡面你可以下載到你需要的EFI Tool kit/EDK ，並且有一些相關的文件可以幫助你開始你的EFI之旅。

1.5 EFI Tool Kits
接下來我們就開始看看這些不同的專案有哪些是可以幫助我們入門，首先要介紹的是 EFI 工具組(EFI Tool Kits)，他是一個可以支援快速開發EFI 應用程式的一個環境，讓你可以快速的開發32 bit/64bit 的EFI應用程式。

這些應用程式包含 : EFI based applications, protocols, device drivers, EFI shells 以及不同平台的 OS loaders (IA-32, IA-64(IPF) and Intel 64(EM64T or X64) platforms)，你可以透過他的Source Repository下載。

在下載之後，如何得知你下載的EFI Tool kit 版本 : 例如 D:\efitoolkit\doc\RELNOTE.pdf 文件內會有版本，如下圖所示:

1.6 EFI Dev Kit (EDK) : http://sourceforge.net/apps/mediawiki/tianocore/index.php?title=EDK

EDK指的是Open-source的一個EFI “Framwork”元件，英特爾依照EFI規範所實做出來的一套Code，當時的開發的代號為“Tiano”。

EDK的基本上是一個範例元件，裡面有為框架的基礎程式碼(Framework's Foundation code)和驅動程序範例(Sample Driver)。

EDK也是一個開發工具包，可以用來Debugging/Testing EFI 的Framework's driver。

你可以透過下面的連結去取得一些相關的資訊以及說明:

(1) EDK如何開始 : EDK Getting Started Guide 或是 http://ncu.dl.sourceforge.net/project/efidevkit/Edk%20Getting%20Started%20Guide%5B1%5D.0.41.pdf

(2) 一些Framework Spec : http://www.intel.com/technology/framework/spec.htm

(3) EDK SVN 下載 : https://efidevkit.svn.sourceforge.net/svnroot/efidevkit/trunk/Edk

從下圖中的紅色框框的地方就是SVN下載的連結:

1.7 Download EDK/EFI Tool kits

首先，你必須先安裝 TortoiseSVN，這是一個版本控制的軟體，可以幫助你去Server端把code抓下來! 如果你沒有使用過的人就請先研究看看這個東西要如何使用，這邊就不多說明!
http://tortoisesvn.tigris.org/

接著，透過這個TortoiseSVN去抓一套最新版的EDK /EFI Tool kits 下來! 方法很簡單，就是透過TortoiseSVN的Export功能，在他的URL地方輸入你要抓的Code的位置(也就是前面提到的Source Repository)，然後輸入好Export directory(例如存放到 D:\EfiToolKit )，然後就等他下載好就可以了，例如下面的圖示與步驟: https://efi-toolkit.svn.sourceforge.net/svnroot/efi-toolkit/trunk/efi-toolkit (下載EFI Tool Kits)