百敖飞腾 BIOS开发者手册

[华为奋斗者精神]

目录

• 百敖飞腾 BIOS开发者手册
• 1产品简介
• 1.1产品描述
• 1.2主要功能
• 2基础代码架构与文件目录介绍
• 2.1代码基础结构及文件目录
• 2.2主要的Package介绍
• 3代码编译过程介绍
• 3.1编译所需开发工具
• 3.2编译环境搭建
• 3.2.1安装VMware （版本没有要求）
• 3.2.2搭建编译环境
• 1. 解压gcc文件
• 2.设置tool路径：
• 3. 安装acpica编译ACPI table工具，工具下载地址如下：
• 4.编译code：
• 5.搭建编译环境常见问题：
• 1) aarch64-linux-gnu-gcc找不到
• 2) libz.so.1找不到
• 3) 找不到uuid.h
• 4代码开机流程介绍
• 4.1UEFI bios开机流程简介
• 4.2 SEC
• 4.3 DXE
• 4.4 BDS
• 5 OEM Porting
• 5.1更换pbf头文件
• 5.2更换logo
• 5.3 更换驱动文件
• 5.4 如何添加新的驱动模块
• 5.5 如何添加新的setup选项
• 6 定制BIOS setup 界面，callback实现
• 6.1定制Bios Setup界面
• 6.2callback 原理
• 维护人:

(百敖飞腾 BIOS开发者手册①)

百敖飞腾 BIOS开发者手册

1产品简介

1.1产品描述

作为百敖的旗舰产品，飞腾 UEFI BIOS基于UEFI EDK II规范，经过严格的开发及测试流程，应用了最新的UEFI标准，采用模块化设计，可以很容易的移植到不同的平台，包括服务器，台式机，笔记本，移动设备，嵌入式设备等。相比较传统的BIOS，UEFI BIOS基于UEFI标准，能够提供更大的灵活性，在预启动环境可以完成更多的工作。
百敖飞腾 UEFI BIOS针对飞腾FT2000处理器进行了升级，全面支持飞腾FT2000平台，飞腾UEFI BIOS基于飞腾CRB（客户参考板）进行开发，在支持FT2000公板平台的基础上增加了很多百敖的特定功能，满足各种应用场景的要求，并且根据OEM/ODM的需要提供定制化服务，帮助客户迅速开发产品。

1.2主要功能

飞腾UEFI BIOS 飞腾FT2000版本支持以下主要功能：

• UEFI及平台功能
  支持UEFI 2.5及PI 1.2标准
  支持飞腾FT2000+处理器
  支持Linux/UEFI Shell
• 高级功能
  快速启动
  多语言支持（中文/英文）
• Boot功能
  硬盘模式启动
  光驱模式启动
  USB模式启动
  网络模式启动
  支持热键
• BIOS管理
  BIOS Setup下固件更新功能
  启动信息支持串口输出
• 密码管理
  管理员密码
  开机密码
• 控制重定向功能
  支持串口的控制重定向功能
• 显卡
  HD5450 7450 7470 7750 8450 8470
  E6460 E6465 E6760
  R5340 R5235 R7240及SM750、SM768
  BMC里显卡支持列表：Aspeed 2400/2500
• ATA/ATAPI功能
  支持SATA AHCI模式
• USB功能
  支持USB1.0/2.0/3.0
  POST阶段/UEFI Shell环境下支持USB键盘鼠标热插拔
• Video
  板载Video
  支持UEFI模式下的显卡
• Debug支持
  COM口调试支持
• 内存配置
  Memory Topology Detection and Display
  Memory Operating Speed Display
  内存大小
• PCI/PCI-e
  支持PCI 2.3
  支持PCI-X
  PCI FW 3.0
  PCI-e 1.1/2.0

2基础代码架构与文件目录介绍

2.1代码基础结构及文件目录

飞腾FT2000+ BIOS使用UEFI构架，Code有99%的C代码和极少量的汇编代码组合而成。由INF文件和源文件（c、汇编等）组成一个个模块，定义在一个DEC文件描述包内，最后由平台文件DSC和FDF来选择参与编译和最终包含进BIOS的模块。

2.2主要的Package介绍

主要package简介如下。
ArmPkg：提供了ARM平台硬件相关模块，如GIC、CPU、Timer以及ARM指令集。
ArmPlatformPkg：提供ARM平台相关的驱动模块，如Flash、GPIO等。
BaseTools: 提供了BIOS编译的二进制可执行工具，以及BIOS编译的配置文件模板。
ByoModulePkg: 提供了百敖定制化模块和百敖特定功能模块(Setup界面，USB等等)。
CryptoPkg: 提供了供UEFI安全功能模块使用的密码算法相关库函数，以及用于测试库函数的测试应用程序。
ExtPkg: 提供了访问linux ext2~4分区格式的文件系统驱动。
FatBinPkg: 提供了针对不同CPU架构的FAT驱动二进制文件。
IntelFrameworkPkg:声明了Intel Platform Innovation Framework Specification(http://developer.intel.com/technology/framework/spec.htm)%E4%B8%AD%E5%AE%9A%E4%B9%89%E7%9A%84PROTOCOLs, PPIs, GUIDs和相关数据结构。另外，这个package还包括了基于Intel Platform Innovation Framework Specification的库函数实例(Library Instances)。
IntelFrameworkModulePkg:提供了基于Intel Platform Innovation Framework Specification的一组跨平台通用库函数实例和模块，以及服务于这些模块的库函数实例。
MdePkg：用来声明在UEFI、EFI、PI规范和行业标准中定义的协议栈、PPIs、GUIDs 和相关数据结构体。此外，这个包还为英特尔创新平台固件提供了 MdeModulePkg中定义的库实体服务程序。
MdeModulePkg：提供了一组基于UEFI、EFI和PI规范的跨平台的模块。并且它还包括这些模块的库实体。
PhytiumPkg：飞腾平台客户一些定制化功能一般在本文件夹中添加。
SecurityPkg：为UEFI安全模块提供安全相关的驱动。
ShellPkg: 提供了UEFI shell源代码，可用于编译生成UEFI shell二进制文件。
ShellBinPkg:提供了针对不同CPU架构的UEFI shell和shell应用程序二进制文件。
UefiCpuPkg:提供了UEFI兼容的CPU初始化模块和库函数。

3代码编译过程介绍

3.1编译所需开发工具

飞腾平台需要在ARM环境下编译或者在虚拟机里面用交叉编译环境编译。

3.2编译环境搭建

3.2.1安装VMware （版本没有要求）

在VMware下安装Ubuntu（64 位ubuntu需要把BIOS SETUP中的CPU的VT打开）安装时选择默认路径
参考文档：
http://wenku.baidu.com/link?url=eTUlDof-qCa2QKKyxjJqXGz80XAQOjLghgf0tnZG3BBW8Xiu_3xyglRgr0YQpZpNRNWauny6i6dw4bevB2MkUOyuK2zHCvJHJITssFpAHim

3.2.2搭建编译环境

1. 解压gcc文件

将下图所示tool拷贝到Linux相应文件夹下解压附件。

2.设置tool路径：

Code文件下的build.sh文件里面有一条

export PATH=$PATH:/home/xuxiaoyue/share/tool/aarch64-toolchain/gcc-linaro-aarch64-linux-gnu-4.9-2014.08_linux/bin

请依自己的文件目录（即上述步骤解压存放路径）进行修改

3. 安装acpica编译ACPI table工具，工具下载地址如下：

https://acpica.org/downloads 

下载后编译进行安装

4.编译code：

将code拷贝到虚拟机的相应路径下，在终端先输入语句chmod +x build.sh，修改文件权限；
执行./build.sh init，初始化编译环境；
执行命令./ build.sh d/r (d为debug版本，r为release版本)就可以build出一版bios了，生成的BIOS在文件根目录下，后缀名为*.fd。
PS：第一和第二步只需要执行一次，但是若是一个新的code或更改了文件名，则需再次执行./build.sh init。

 ./build.sh init：初始化编译环境
./ build.sh d：编译生成debug版本BIOS
./ build.sh r：编译生成release版本BIOS
./ build.sh clean：清除编译信息

5.搭建编译环境常见问题：

1) aarch64-linux-gnu-gcc找不到

这个是因为此文件为32位程序，而我装的是64位系统，所以需要安装一个在64位系统下运行32位系统的程式。终端输入如下命令：

sudodpkg --add-architecture i386
sudo apt-get update
sudo apt-get install libc6:i386 libncurses5:i386 libstdc++6:i386
sudo ./adb

参考文档：http://blog.csdn.net/ageme/article/details/26969575

2) libz.so.1找不到

这个需要安装程式，终端输入如下命令：

sudo apt-get install lib32z1

参考文档：http://www.linuxdiyf.com/linux/13257.html

3) 找不到uuid.h

终端输入如下命令：

sudo apt-get install uuid-dev

4代码开机流程介绍

4.1UEFI bios开机流程简介

• 如上图所示，UEFI架构的平台开机由POWERON开始经历SEC、PEI、DXE、BDS、OS Loader以及RUNTIME阶段。具体的细节可以参开UEFI的PI Spec。
• SEC(安全验证）-> PEI(EFI前期初始化）-> DXE(驱动执行环境）

• BDS(启动设备选择）-> TSL(操作系统加载前期） -> RT(Run time) -> AL(系统灾难恢复期）

• 前三个阶段是UEFI初始化阶段，DXE阶段结束后UEFI环境已准备完毕。BDS和TSL是操作系统加载器作为UEFI应用程序运行阶段。
• 操作系统加载器调用ExitBootServices()服务后进入RT阶段，RT阶段包括操作系统加载器后期和操作系统运行期。
• 当系统硬件或操作系统出现严重错误不能继续正常运行时，固件尝试修复错误，这时系统进入AL期。
• UEFI定义了操作系统和平台固件之间的接口。UEFI接口可分为启动服务(Runtime Services)和运行时服务(Boot Services)。启动服务和运行时服务只有在系统进入DXE阶段后才生成。

值得注意的是，飞腾平台有别于x86平台，并不包含PEI阶段，且平台资源分配的工作很多都是在pbf头文件中完成的，开机后会先执行pbf头文件，再去跑BIOS，下面对飞腾平台BIOS的三个阶段进行介绍。

4.2 SEC

• SEC(Security Phase）阶段是平台初始化的第一个阶段，计算机系统加电后进入这个阶段。

• SecCore的作用：
  需用Assembly做一些C无法处理的工作
  C语言无法处理CPU的特殊寄存器;
  C语言需要Memory来作为函数调用的栈。

• SEC阶段做什么
  接收并处理系统启动和重启信号
  交接给C环境
  a)进入protected mode
  b)提供C环境所需Stack
  c)传递系统参数给DXE，比如系统当前状态，可启动固件，RAM地址和大小，Stack地址和大小等等
  启用所有核心的指令缓存

• SEC具体流程
  \ArmPlatformPkg\PrePi\PrePi.c

ArmPlatformInitialize
ArmDisableDataCache
ArmInvalidateDataCache
ArmInvalidateInstructionCache
ArmEnableInstructionCache

4.3 DXE

• DXE阶段做什么
  Run 所有的DXE Driver, 使其这个阶段Ready.
  Binding driver先挂到系统上，实际connect device在BDS阶段
  启动BDS

• DXE执行流程
  

  

  DXE阶段执行大部分系统初始化工作，进入此阶段时，内存已经被完全使用，可进行大量复杂工作
  从功能上讲DXE分为两部分
  DXE core，负责DXE基础服务和流程
  DXE dispatcher，负责调度执行DXE驱动，初始化系统设备
  DXE提供的基础服务包括SystemTable, BootServices, Run Time Services

• DXE具体流程
  \MdeModulePkg\Core\Dxe\DxeMain\DxeMain.c
  

  

  
  

  

\MdeModulePkg\Core\Dxe\DxeMain\DxeMain.c
//初始化系统服务

\MdeModulePkg\Core\Dxe\DxeMain\DxeMain.c

\MdeModulePkg\Core\Dxe\DxeMain\DxeMain.c

\MdeModulePkg\Core\Dxe\DxeMain\DxeMain.c
//调度系统中的Driver

Debug信息:” Loading driver XXXX”

\MdeModulePkg\Core\Dxe\DxeMain\DxeMain.c
//传递控制权到BDS,从本质上讲，BDS是一种特殊的DXE阶段的应用程序

REPORT_STATUS_CODE:0x90

4.4 BDS

• BDS阶段做什么
  初始化控制台设备
  加载必要的设备驱动
  选择并执行启动项或者进入SETUP

• BDS具体流程
  MdeModulePkg\Universal\BdsDxe\BdsEntry.c
  //BDS入口

// 做一些平台初始化

// 初始化hotkey service

// Connect all default consoles

// After consoles, show logo & connect all

//等待一定时间，若无按键则从默认设备启动

5 OEM Porting

5.1更换pbf头文件

不同平台由于硬件的不同，所以需包入适配于该板子的pbf头文件。
将pbf相应的头文件放入\ PhytiumPkg\pbf\文件夹中然后修改build.sh里面对应的文件名为新的pbf文件名即可。

5.2更换logo

将\PhytiumPkg\PhytiumPkg.fdf文件中的红框中的名字修改为要替换的logo文件名，并将logo放在PhytiumPkg\Logo\文件夹中。

支持的图片类型仅为.bmp和.jpg格式，分辨率最大支持1024*768。

5.3 更换驱动文件

以下图中三个驱动为例

AMDGOP：AMD显卡驱动。飞腾平台仅支持UEFI驱动，所以此处包的是显卡的GOP驱动，但是AMD显卡需板载上包含VBIOS（可x86平台的），因为GOP驱动会从VBIOS驱动中获取部分关于显卡的table信息。

ASPEED_2400：ASPEED 2400显卡驱动。有别于AMD显卡驱动，此处显卡驱动不依赖于VBIOS。uefi_2400_396.depex为该驱动的dependency，只有该dependency满足的时候，这只驱动才会跑起来。下面对该dependency进行描述：

由上面几幅图可以看出，uefi_2400_396.depex的dependency对应的是gAspeedGopDepexGuid，再从code中可以看出，当没有找到AMD显卡时，才会installgAspeedGopDepexGuid，后面该显卡驱动才会跑起来，程序如下图。目的是为了有外插显卡时优先使用外插显卡，无外插显卡时再去使用BMC板载显卡。添加原因是：为了解决在进麒麟操作系统后的双显卡显示问题。

GigUndiDxe：Intel网卡驱动。GigUndiDxe.depex为该驱动的dependency，只有该dependency满足的时候，这只驱动才会跑起来。下面对该dependency进行描述：

由上面几幅图可以看出，GigUndiDxe.depex的dependency对应的是gIntelUndiDepexGuid，再从code中可以看出，当网络引导打开时，才会installgIntelUndiDepexGuid，即只有当打开网络引导选项时，intel网卡驱动才会跑起来code中的实现见下图。目的是为了从软件方面实现对intel网卡的打开和关闭。

5.4 如何添加新的驱动模块

每个驱动文件最起码包含一个.inf文件及一个.c文件，具体可参考“DxeDriver参考.rar”。.inf文件用于定义你的驱动类型，用到的libraryclasses等，关于.inf文件的详细描述详见文档第二章。.c文件用于编写你的程序实现。

若该驱动模块仅用于编译生成.efi文件，则只需将该驱动的.inf文件路径定义在Phytium1500aPkg.dsc文件中[Components.common]模块下，如下图一所示。但若需要包进BIOS中，则需要将.inf文件文件路径定义在Phytium1500aPkg.fdf文件的对应位置，如下图二。若本模块需包含未定义的LibraryClasses，则需在Phytium1500aPkg.dsc文件中定义LibraryClasses的路径，如图三。

【DXE_DRIVER与UEFI_DRIVER的区别】：

• DXE_DRIVER只要load到内存里面后，只要Depex满足或为TRUE，如图，就会立即执行它的ENTRY_POINT；

• UEFI_DRIVER在load到内存后，Depex满足或为TRUE后虽然也会执行它的ENTRY_POINT，但是它的ENTRY_POINT函数只会去Install EFI Driver Binding Protocol，如图。一个标准的Driver Binding包括supported，start，stop3个成员函数。BDS在调用ConnectCOntroller时，会把每个UEFI_DRIVER的supported都执行一遍，当supported满足时，才会去跑start函数，只有当start函数跑起来时，这支UEFI_DRIVER才是真的起作用。Stop为卸载该驱动。

5.5 如何添加新的setup选项

Setup选项的添加与删减基本在\PhytiumPkg\PlatformSetupDxe\文件夹中进行相应修改。以下以server平台上添加SATA Port选项为例，具体说明。

1.在对应界面的.vfr文件中添加需要添加的选项。SATA port选项添加在高级界面（即Advance），找到文件\PhytiumPkg\PlatformSetupDxe\Advanced\FormsetAdvanced.vfr，添加图中字段。此处添加的是文本格式的选项，不同类型选项的说明，详见下面的“VFR.pdf”spec。

2.在.uni文件中对string进行定义。如图一，在setup.uni文件中，对添加的4个port的字符串赋值。若是固定的名称，则只需将对应名称写入；若是像SATA port一样，需动态显示其名称，则需要在.c文件中进行赋值，如图二。

3.若定义的是下图一类型的，且需要default值的，如图。

6 定制BIOS setup 界面，callback实现

6.1定制Bios Setup界面

相关module PlatformPkg\PlatformSetupDxe
下面有文件目录分别对应SETUP界面里的选项卡：Advanced device Exit Main power Security。
以Exit选项卡为例：

formset guid = EXIT_FORM_SET_GUID,       //定义一个表的容器formset 
  title = STRING_TOKEN(STR_EXIT),
  help = STRING_TOKEN(STR_EXIT_HELP),
  classguid = EFI_IFR_FRONT_PAGE_GUID,
  class = EXIT_FORM_SET_CLASS, 
  subclass = 0,

form formid = 1,                               //定义一个表form
    title = STRING_TOKEN(STR_EXIT);
    text
      help  = STRING_TOKEN(STR_SAVE_EXIT_HELP),
      text  = STRING_TOKEN(STR_SAVE_EXIT),
      flags = INTERACTIVE | RESET_REQUIRED,
      key   = AUTO_ID(KEY_SAVE_AND_EXIT_VALUE);  

formset 和form 的定义规则参见HII spec。一个formset 可以容纳多个form。
这里定义了一个text 格式的表，表所显示的帮助信息（STR_SAVE_EXIT_HELP），名字（STR_SAVE_EXIT）可以从Setup.uni文件中查到为：Exit system Setup after saving the changes.

6.2callback 原理

这个form 在setup界面下会根据用户选择对相应函数实现callback。
如当我们选择保存并退出时就会调用ExitFormCallback函数，根据回调时的参数来执行具体的任务。保存退出时的KeyValue是KEY_SAVE_AND_EXIT_VALUE。通过switch case 执行相应的代码。

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