【UEFI实战】UEFI用户交互界面基础说明

左手的ㄟ右手 2023-10-17 18:54 79阅读 0赞

## 前言 ##

本文以[vUDK2017: https://github.com/tianocore/edk2.git Tag vUDK2017.][vUDK2017_ https_github.com_tianocore_edk2.git Tag vUDK2017.]中的代码为例说明UEFI用户交互界面的实现。

这里UEFI用户交互界面的实现载体是OVMF（使用QEMU启动），其形式如下：

![20180401172138617][]

它一般被叫做Front Page（后面将以该名称来称呼上述的界面），其下还包括Setup，Boot Manager，Device Manager等选项。

相比Legacy BIOS，UEFI的交互界面要丰富得多，比如支持多语言，支持图片等，不过EDK默认带的还是最原始的，跟Legacy BIOS类似的界面。

本文讨论的就是该界面的实现。

## 启动 ##

在EDK2017的OVMF代码中，Front Page被做成一个独立的APP（跟Shell一样），然后注册，可以通过在启动过程中按F2来进入，具体的注册代码如下：

VOID
    PlatformRegisterOptionsAndKeys (
      VOID
      )
    {
      EFI_STATUS                   Status;
      EFI_INPUT_KEY                Enter;
      EFI_INPUT_KEY                F2;
      EFI_INPUT_KEY                Esc;
      EFI_BOOT_MANAGER_LOAD_OPTION BootOption;
    
      //
      // Register ENTER as CONTINUE key
      //
      Enter.ScanCode    = SCAN_NULL;
      Enter.UnicodeChar = CHAR_CARRIAGE_RETURN;
      Status = EfiBootManagerRegisterContinueKeyOption (0, &Enter, NULL);
      ASSERT_EFI_ERROR (Status);
    
      //
      // Map F2 to Boot Manager Menu
      //
      F2.ScanCode     = SCAN_F2;
      F2.UnicodeChar  = CHAR_NULL;
      Esc.ScanCode    = SCAN_ESC;
      Esc.UnicodeChar = CHAR_NULL;
      Status = EfiBootManagerGetBootManagerMenu (&BootOption);
      ASSERT_EFI_ERROR (Status);
      Status = EfiBootManagerAddKeyOptionVariable (
                 NULL, (UINT16) BootOption.OptionNumber, 0, &F2, NULL
                 );
      ASSERT (Status == EFI_SUCCESS || Status == EFI_ALREADY_STARTED);
      Status = EfiBootManagerAddKeyOptionVariable (
                 NULL, (UINT16) BootOption.OptionNumber, 0, &Esc, NULL
                 );
      ASSERT (Status == EFI_SUCCESS || Status == EFI_ALREADY_STARTED);
    }

而Front Page对应APP的驱动是UiApp.inf，它对应的GUID是：

# Point to the MdeModulePkg/Application/UiApp/UiApp.inf
      gEfiMdeModulePkgTokenSpaceGuid.PcdBootManagerMenuFile|{ 0x21, 0xaa, 0x2c, 0x46, 0x14, 0x76, 0x03, 0x45, 0x83, 0x6e, 0x8a, 0xb6, 0xf4, 0x66, 0x23, 0x31 }

在EfiBootManagerGetBootManagerMenu()函数中会根据上述的GUID寻找UiApp模块，并生成对应的启动项。

最终的结果就是启动过程中按F2就可以进入UiApp模块，其入口是InitializeUserInterface()，将在后续的内容中介绍。

## UiApp模块 ##

InitializeUserInterface()模块的大致流程如下：

![20180526125714865][]

其中绿色部分涉及到交互相关的操作，后续会重点说明。

### 字体 ###

字体使用一种称为[Glyph][]的元素表示，它其实就是一个二进制的文件，里面包含了描述字体的元素，但是具体是怎么样表示的，目前还不是很清楚，这个也不是我们需要关注的重点。

这个二进制在代码中有下述的数组表示：

typedef struct {
      ///
      /// This 4-bytes total array length is required by HiiAddPackages()
      ///
      UINT32                 Length;
    
      //
      // This is the Font package definition
      //
      EFI_HII_PACKAGE_HEADER Header;
      UINT16                 NumberOfNarrowGlyphs;
      UINT16                 NumberOfWideGlyphs;
      EFI_NARROW_GLYPH       NarrowArray[NARROW_GLYPH_NUMBER];
      EFI_WIDE_GLYPH         WideArray[WIDE_GLYPH_NUMBER];
    } FONT_PACK_BIN;
    
    FONT_PACK_BIN mFontBin = {
      sizeof (FONT_PACK_BIN),
      {
        sizeof (FONT_PACK_BIN) - sizeof (UINT32),
        EFI_HII_PACKAGE_SIMPLE_FONTS,
      },
      NARROW_GLYPH_NUMBER,
      0,
      {     // Narrow Glyphs
        {
          0x05d0,
          0x00,
          {
            0x00,  // 后面的省略

这个数组通过一个通过HiiAddPackages()导入，如下所示：

/**
      Routine to export glyphs to the HII database.  
      This is in addition to whatever is defined in the Graphics Console driver.
    
    **/
    EFI_HII_HANDLE
    ExportFonts (
      VOID
      )
    {
      return HiiAddPackages (
               &mFontPackageGuid,
               gImageHandle,
               &mFontBin,
               NULL
               );
    }

### 字符串 ###

字符串通过UNI文件转换成，编译时在AutoGen.c中生成对应的数组，然后通过下面的函数来注册到HII数据库中：

/**
      Initialize HII global accessor for string support.
    
    **/
    VOID
    InitializeStringSupport (
      VOID
      )
    {
      gStringPackHandle = HiiAddPackages (
                             &mUiStringPackGuid,
                             gImageHandle,
                             UiAppStrings,
                             NULL
                             );
      ASSERT (gStringPackHandle != NULL);
    }

这里的UiAppStrings就是通过.uni文件生成的字符串表示。

可以看到，导入字体和字符串使用的是相同的函数。

### UI Entry ###

进入UI界面是通过UiEntry()来实现的，其大致流程如下：

![20180605213239796][]

这里的重点也主要在绿色部分，它包含了Front Page的初始化和调用。

上述的绿色部分大致流程如下所示：

![20180605215937635][]

这里最重要的是两个部分，一个是更新Front Page的部分，另一个是SendForm()的部分。

更新Front Page部分主要由UpdateFrontPageBannerStrings()、UpdateFrontPageForm()等函数组成，它们使用了各类HII操作来更新界面，比如说UiCustomizeFrontPageBanner()构成了Front Page界面中的一条条的字符串显示（就是开头图片中的蓝字部分），另外还有UiCustomizeFrontPage()、HiiUpdateForm()等函数，都更新了界面。

SendForm()部分，它其实是整个UEFI界面显示的引擎，这部分实现在显示界面（比如图形输出界面，或者串口）上显示前面更新的内容，后续会详细介绍。

本文只是简单的介绍，以上。

[vUDK2017_ https_github.com_tianocore_edk2.git Tag vUDK2017.]: https://gitee.com/jiangwei0512/vUDK2017
[20180401172138617]: https://img-blog.csdn.net/20180401172138617
[20180526125714865]: https://img-blog.csdn.net/20180526125714865
[Glyph]: https://en.wikipedia.org/wiki/Glyph
[20180605213239796]: https://img-blog.csdn.net/20180605213239796
[20180605215937635]: https://img-blog.csdn.net/20180605215937635