UEFI開發實戰用戶交互界面基礎說明

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前言

本文以vUDK2017: https://github.com/tianocore/edk2.git Tag vUDK2017.中的代碼為例說明UEFI用戶交互界面的實現。

這裡UEFI用戶交互界面的實現載體是OVMF（使用QEMU啟動），其形式如下：

它一般被叫做Front Page（後面將以該名稱來稱呼上述的界面），其下還包括Setup，Boot Manager，Device Manager等選項。

相比Legacy BIOS，UEFI的交互界面要豐富得多，比如支持多語言，支持圖片等，不過EDK默認帶的還是最原始的，跟Legacy BIOS類似的界面。

本文討論的就是該界面的實現。

啟動

在EDK2017的OVMF代碼中，Front Page被做成一個獨立的APP（跟Shell一樣），然後註冊，可以通過在啟動過程中按F2來進入，具體的註冊代碼如下：

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對應APP的驅動是UiApp.inf，它對應的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()函數中會根據上述的GUID尋找UiApp模塊，並生成對應的啟動項。

最終的結果就是啟動過程中按F2就可以進入UiApp模塊，其入口是InitializeUserInterface()，將在後續的內容中介紹。

UiApp模塊

InitializeUserInterface()模塊的大致流程如下：

其中綠色部分涉及到交互相關的操作，後續會重點說明。

字體

字體使用一種稱為Glyph的元素表示，它其實就是一個二進制的文件，裡面包含瞭描述字體的元素，但是具體是怎麼樣表示的，目前還不是很清楚，這個也不是我們需要關註的重點。

這個二進制在代碼中有下述的數組表示：

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,  // 後面的省略

這個數組通過一個通過HiiAddPackages()導入，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

字符串通過UNI文件轉換成，編譯時在AutoGen.c中生成對應的數組，然後通過下面的函數來註冊到HII數據庫中：

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

這裡的UiAppStrings就是通過.uni文件生成的字符串表示。

可以看到，導入字體和字符串使用的是相同的函數。

UI Entry

進入UI界面是通過UiEntry()來實現的，其大致流程如下：

這裡的重點也主要在綠色部分，它包含瞭Front Page的初始化和調用。

上述的綠色部分大致流程如下所示：

這裡最重要的是兩個部分，一個是更新Front Page的部分，另一個是SendForm()的部分。

更新Front Page部分主要由UpdateFrontPageBannerStrings()、UpdateFrontPageForm()等函數組成，它們使用瞭各類HII操作來更新界面，比如說UiCustomizeFrontPageBanner()構成瞭Front Page界面中的一條條的字符串顯示（就是開頭圖片中的藍字部分），另外還有UiCustomizeFrontPage()、HiiUpdateForm()等函數，都更新瞭界面。

SendForm()部分，它其實是整個UEFI界面顯示的引擎，這部分實現在顯示界面（比如圖形輸出界面，或者串口）上顯示前面更新的內容，後續會詳細介紹。

本文隻是簡單的介紹，以上就是UEFI開發實戰用戶交互界面基礎說明的詳細內容，更多關於UEFI用戶交互界面的資料請關註WalkonNet其它相關文章！

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