BIOS/UEFI基础—

综述

FDF的全称是Flash Description File。

它是构成BIOS二进制的描述符，即FDF文件描述了BIOS二进制的组成结构。

本文的目的就是介绍FDF文件内部的组成以及它们是如何完成对BIOS二进制的描述。

下面首先来看下BIOS二进制的大致结构：

上述的结构中有几个需要说明关键字，一个是FD（Flash Device binary image），它就是上述的整个大的镜像；一个是FV（Firmware Volumes），它是FD的组成模块，每一个模块有一个特定的功能，比如FVMAIN通常包含的是DXE、BDS阶段的代码，它通常是被压缩过得，FV Recovery包含SEC和PEI阶段的代码，等等；还有一个FFS（Firmware File System）,它是FV内部的一个结构，用来表示各个Firmware的组成。

同时FD和FV也是FDF文件中的关键字，后面会继续介绍。

下面是FD创建的一个示意图：

本文主要参考自《edk-ii-fdf-specification.pdf》（以下简称参考文档）。

它可以在https://github.com/tianocore/tianocore.github.io/wiki/EDK-II-Specifications下载到。

本文中使用到的代码示例来自https://gitee.com/jiangwei0512/vUDK2017。

最后需要注意的一点是，这里只描述编译生成的BIOS二进制，而不是真正可以放到主板上的二进制（它还要保护ME等其它的二进制）。

语法

本节介绍FDF文件的大致语法。

基本语法

先简单介绍一些FDF中使用到的基本语法：

1. 注释使用#；

2. 赋值使用SET，而使用=表示的是TOKEN，是一种特殊的类似与常量的值；

3. 可以使用整型，布尔值，EFI_GUID等值；

4. $()获取DEFINE语句定义的宏的值；

基本语句

SET语句：对PCD进行赋值，如下所示：

SET gPlatformModuleTokenSpaceGuid.PcdFlashAreaBaseAddress = $(FLASH_AREA_BASE_ADDRESS)SET gPlatformModuleTokenSpaceGuid.PcdFlashAreaSize = $(FLASH_AREA_SIZE)

DEFINE语句：定义一个宏，如下所示：

DEFINE DEBUG_ENABLE_OUTPUT = FALSE # Set to TRUE to enable debug outputDEFINE DEBUG_PRINT_ERROR_LEVEL = 0x80000040 # Flags to control amount of debug outputDEFINE DEBUG_PROPERTY_MASK = 0

定义的宏可以通过$()来访问。注意DSC文件中也会使用DEFINE语句，且定义的宏可以在FDF文件中访问。

!if语句：判断语句，为TRUE时才包含其内部的组件，其语法如下：

!if $(MACRO)或者!if $(MACRO) == "Literal String"或者!if $(MACROALPHA) == $(MACROBETA)或者!if $(MACRONUM) == 数字或者!if $(MACROBOOL) == 布尔值

注意需要与!endif语句一起使用，中间也可以有!else语句。下面是例子：

!if $(SECURE_BOOT_ENABLE) # Signature: gEfiAuthenticatedVariableGuid = { 0xaaf32c78, 0x947b, 0x439a, { 0xa1, 0x80, 0x2e, 0x14, 0x4e, 0xc3, 0x77, 0x92 } } 0x78, 0x2c, 0xf3, 0xaa, 0x7b, 0x94, 0x9a, 0x43, 0xa1, 0x80, 0x2e, 0x14, 0x4e, 0xc3, 0x77, 0x92,!else # Signature: gEfiVariableGuid = { 0xddcf3616, 0x3275, 0x4164, { 0x98, 0xb6, 0xfe, 0x85, 0x70, 0x7f, 0xfe, 0x7d }} 0x16, 0x36, 0xcf, 0xdd, 0x75, 0x32, 0x64, 0x41, 0x98, 0xb6, 0xfe, 0x85, 0x70, 0x7f, 0xfe, 0x7d,!endif

其它类似的还有!ifdef语句和!ifndef语句。

以上是比较通用的语句，还有一些需要在特定的Section中使用的语句将在之后介绍。

Section

Section的大致格式如下：

[oo.xx.zz]

上述的代码描述中，oo是必选的，而xx、zz等需要根据oo的值来确定是否存在以及具体是什么。

Section是FDF文件中最重要的组件，因为它们将FDF文件分成了若干个部分，各个部分由不同的内容构成，最终组成整个FD。

下面就介绍这些常用的Section关键字。

[Defines]

这部分Section是可选的，里面放置到的东西一般用来放宏定义和变量，下面是一个例子：

[Defines] DEFINE BLOCK_SIZE = 0x1000DEFINE FW_BASE_ADDRESS = 0xFFF00000DEFINE FW_SIZE = 0x00100000 SET gUefiOvmfPkgTokenSpaceGuid.PcdOvmfFdBaseAddress = $(FW_BASE_ADDRESS)SET gUefiOvmfPkgTokenSpaceGuid.PcdOvmfFirmwareFdSize = $(FW_SIZE)SET gUefiOvmfPkgTokenSpaceGuid.PcdOvmfFirmwareBlockSize = $(BLOCK_SIZE)

[FD]

关于FD这种Section关键字在之前也已经提到，它表示了一个完整的BIOS镜像。

一个FDF文件里面可以有多个FD。

[FD]关键字中的FD之后还可以接一个后缀，格式如下：

[FD.FdUiName]

这里的FdUiName表示FD的名称，可以是随意的值。

当FDF文件中只存在一个[FD] Section的时候，这个FdUiName是可选的，如果不选，则使用定义在[Defines]中的PLATFORM_NAME作为名称。

[FD]中包含若干个TOKEN，它们是几个有特殊意义的变量，如下所示：

BaseAddress：表示FD的基址，它是设备开机之后BIOS被加载到系统中的位置；

Size：表示FD的大小，单位是字节；

ErasePolarity：表示的是用1还是0擦Flash，目前基本上都是1；

BlockSize：表示Flash中一个Block的大小，一般就是4K，64K等；

NumBlocks：表示Flash中Block的个数，通常就是Size除以BlockSize；

[FD]中另外包含的一个重要的内容是FD的布局，它的结构如下：

Offset|Size[TokenSpaceGuidCName.PcdOffsetCName | TokenSpaceGuidCName.PcdSizeCName] ?[RegionType] ?

该定义在FD中开辟了一段空间，用来放置某些内容，比如FV之类的。

Offset和Size是这段空间的对于整个FD的偏移和大小；

Pcd是可选的，其实就是初始化了PCD来表示这段空间偏移和大小供后续使用，并不是必须的，它更像是C语言中的宏，你只需要设置一次，就可以在FDF文件的各处使用；

RegionType表示这段空间的类型，可以是FV、DATA、FILE、INF和CAPSULE等内容，也不是必须的，如果没用定义则表示这段空间不能去动它，它是有其它用处的，会有其它的机制（比如非易失日志）用到；

下面是一个例子：

[FD.OVMF_CODE]BaseAddress = $(CODE_BASE_ADDRESS)Size = $(CODE_SIZE)ErasePolarity = 1BlockSize = $(BLOCK_SIZE)NumBlocks = $(CODE_BLOCKS) 0x00000000|$(FVMAIN_SIZE)FV = FVMAIN_COMPACT$(FVMAIN_SIZE)|$(SECFV_SIZE)FV = SECFV ################################################################################ [FD.MEMFD]BaseAddress = $(MEMFD_BASE_ADDRESS)Size = 0xB00000ErasePolarity = 1BlockSize = 0x10000NumBlocks = 0xB0 0x000000|0x006000gUefiOvmfPkgTokenSpaceGuid.PcdOvmfSecPageTablesBase|gUefiOvmfPkgTokenSpaceGuid.PcdOvmfSecPageTablesSize 0x006000|0x001000gUefiOvmfPkgTokenSpaceGuid.PcdOvmfLockBoxStorageBase|gUefiOvmfPkgTokenSpaceGuid.PcdOvmfLockBoxStorageSize

上面的例子中使用了FV这个RegionType，这里再详细说明下所有的RegionType：

FV：使用的格式如下：

FV = UiFvName

这里的UiFvName是在[FV]这个Section中定义的。

DATA：使用的格式如下：

DATA = {xx}

xx可以是16进制的字节数组，下面是一个例子：

0x0058e000|0x00002000gEmulatorPkgTokenSpaceGuid.PcdEmuFlashNvStorageFtwWorkingBase|gEfiMdeModulePkgTokenSpaceGuid.PcdFlashNvStorageFtwWorkingSize#NV_FTW_WORKINGDATA = { # EFI_FAULT_TOLERANT_WORKING_BLOCK_HEADER->Signature = gEdkiiWorkingBlockSignatureGuid = # { 0x9e58292b, 0x7c68, 0x497d, { 0xa0, 0xce, 0x65, 0x0, 0xfd, 0x9f, 0x1b, 0x95 }} 0x2b, 0x29, 0x58, 0x9e, 0x68, 0x7c, 0x7d, 0x49, 0xa0, 0xce, 0x65, 0x0, 0xfd, 0x9f, 0x1b, 0x95, # Crc:UINT32 #WorkingBlockValid:1, WorkingBlockInvalid:1, Reserved 0xE2, 0x33, 0xF2, 0x03, 0xFE, 0xFF, 0xFF, 0xFF, # WriteQueueSize: UINT64 0xE0, 0x1F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}

xx还可以是一个!include语句，用来包含外部的数据，下面是一个例子：

0x0CA000 | 0x002000gEfiMyTokenSpaceGuid.PcdFlashNvStorageBase | gEfiMyTokenSpaceGuid.PcdFlashNvStorageSizeDATA = { !include NvStoreInit.txt}

FILE：它指向一个二进制文件，生成FD的之后这个二进制文件就会被包含进来，使用格式如下：

FILE = $(FILE_DIR)/Filename.bin

下面是一个例子：

0x00000000|0x00000200FILE = BeagleBoardPkg/ConfigurationHeader.bin

CAPSULE：使用的格式如下：

CAPSULE = UiCapsuleName

其中的UiCapsuleName是[Capsule] Section的名称。

INF：[FD]中还可以直接包含INF文件，格式如下：

INF [Options] PathAndInfFileName

INF定义在该处并不是完整的，它的类型还需要在其它地方定义。

关于直接放在[FD]中的INF的意义目前不是很清楚。

这里的Options会在[FV]章节介绍。

除了上述的内容，[FD]中也是可以包含DEFINE和SET设置的宏和变量。

[FV]

FV的主要作用就是包含组件和模块，它的格式如下：

[FV.UiFvName]

UiFvName是自定义的名称，在FD中会用到，它在文件中必须是唯一的。

FV是可以嵌套的，FV中也可以通过UiFvName来包含另外一个FV。

下面介绍[FV] Section中包含的内容：

[FV]的最开始是几个TOKEN，如下是一个例子：

[FV.STAGE1A] BlockSize = $(FLASH_BLOCK_SIZE) FvAlignment = 16 ERASE_POLARITY = 1 MEMORY_MAPPED = TRUE STICKY_WRITE = TRUE LOCK_CAP = TRUE LOCK_STATUS = TRUE WRITE_DISABLED_CAP = TRUE WRITE_ENABLED_CAP = TRUE WRITE_STATUS = TRUE WRITE_LOCK_CAP = TRUE WRITE_LOCK_STATUS = TRUE READ_DISABLED_CAP = TRUE READ_ENABLED_CAP = TRUE READ_STATUS = TRUE READ_LOCK_CAP = TRUE READ_LOCK_STATUS = TRUE

其次[FV]中也可以使用DEFINE和SET来定义宏和变量。

再其次，对于并非实际使用到Flash上的BIOS，还需要设置BLOCK_SIZE和NUM_BLOCKS，这些这边不关注。

然后介绍[FV] Section中最基本的元素INF语句，其格式如下：

INF [Options] PathAndInfFileName

其中PathAndInfFileName就是一个普通的inf文件，Options是可选项，主要有以下的一些：

RuleOverride = RuleName

表示当前INF的RULE，关于RULE，之后会在[Rule] Section中说明，RuleName是该Seciton的名称。每一个[FV]中的inf都有一个默认的RULE，这里就是覆盖默认的RULE，而使用这里提供的RULE。

USE = ARCH

表示该INF对应的架构，这个用的不多。

VERSION = "String"

该选项会在FFS中创建一个EFI_SECTION_VERSION Section。

UI = "String"

与VERSION类似，会创建一个EFI_SECTION_USER_INTERFACE Section。

与INF相关的一个元素是APRIORI语句，它指定了INF的执行顺序，下面是一个例子：

APRIORI DXE { INF MdeModulePkg/Universal/DevicePathDxe/DevicePathDxe.inf INF MdeModulePkg/Universal/PCD/Dxe/Pcd.inf!if $(SMM_REQUIRE) == FALSE INF OvmfPkg/QemuFlashFvbServicesRuntimeDxe/FvbServicesRuntimeDxe.inf!endif}

[FV]中可以直接包含文件，使用的是FILE语句，格式如下：

FILE Type $(NAMED_GUID) [Options] FileName或者FILE Type $(NAMED_GUID) [Options] {SECTION SECTION_TYPE = FileNameSECTION SECTION_TYPE = FileName}

文件有很多的类型（Type），之类介绍常用的：

RAW：普通的二进制；

FREEFORM：有EDK支持的分区的二进制；

FV_IMAGE：这就这里介绍的[FV]；

DRIVER：包含一个DXE阶段的驱动；

等等。

NAMED_GUID是表示这个文件的唯一的标记，我们可以在代码中通过这个GUID获取文件。

Options有如下可用的值：Fixed、Alignment和Checksum等，这里不一一介绍。

下面是FILE语句的例子：

FILE FREEFORM = PCD(gEfiIntelFrameworkModulePkgTokenSpaceGuid.PcdLogoFile) { SECTION RAW = MdeModulePkg/Logo/Logo.bmp}

FILE DRIVER = 5D695E11-9B3F-4b83-B25F-4A8D5D69BE07 { SECTION PE32 = Intel3.5/EFIX64/E3507X2.EFI}

从上述的例子中可以看到FILE语句下还可以包含SECTION语句，它表示了对指定文件的封装，关于SECTION语句的格式已经在前面介绍过，但是并完全，SECTION语句有很多不同的格式，这里不一一介绍，可以参考《edk-ii-fdf-specification.pdf》。

[Capsule]

CAPSULE是一个可选的Section，它的作用不太好描述，这里直接贴上参考文档上的说明：

[Capsule]的格式如下：

[Capsule.UiCapsuleName]

其中的UiCapsuleName可以是任意的名称。

[Capsule]最开始包含的是几个TOKEN：

CAPSULE_GUID：用来标记这个CAPSULE；

CAPSULE_FLAGS：目前有三个Flag，分别是PersistAcrossReset、InitiateReset和PopulateSystemTable，具体的意义参考文档上没有说明。

[Capsule]里面也可以有SET语句，INF语句和FILE语句，与之前的语法一致。

[Rule]

这个Section用来描述FFS文件的构成，FFS文件就是通过INF文件编译得到，然后组成二进制，而组成如何的二进制，就是通过[Rule]来构成的。[Rule]的格式如下：

[Rule.ARCH.MODULE_TYPE.TEMPLATE_NAME]

下面是几个例子：

[Rule.Common.SEC] FILE SEC = $(NAMED_GUID) { PE32 PE32 $(INF_OUTPUT)/$(MODULE_NAME).efi UI STRING ="$(MODULE_NAME)" Optional VERSION STRING ="$(INF_VERSION)" Optional BUILD_NUM=$(BUILD_NUMBER) } [Rule.Common.PEI_CORE] FILE PEI_CORE = $(NAMED_GUID) { PE32 PE32 Align=Auto $(INF_OUTPUT)/$(MODULE_NAME).efi UI STRING ="$(MODULE_NAME)" Optional VERSION STRING ="$(INF_VERSION)" Optional BUILD_NUM=$(BUILD_NUMBER) } [Rule.Common.PEIM] FILE PEIM = $(NAMED_GUID) { PEI_DEPEX PEI_DEPEX Optional $(INF_OUTPUT)/$(MODULE_NAME).depex PE32 PE32 Align=Auto $(INF_OUTPUT)/$(MODULE_NAME).efi UI STRING="$(MODULE_NAME)" Optional VERSION STRING="$(INF_VERSION)" Optional BUILD_NUM=$(BUILD_NUMBER) }

其内部是一个FILE语句，它跟之前在FV中使用的FILE语句结构是一样的。

此外还有[VTF]、[OptionRom]等Section，因为用的不多，这里不再介绍。
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作者：jiangwei0512
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/jiangwei0512/article/details/83685694
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