如何在UEFI环境执行Python

要在UEFI环境中执行Python，可以通过创建UEFI应用程序、使用Python解释器、通过UEFI Shell加载Python解释器、将Python解释器编译为UEFI应用程序等方式来实现。创建UEFI应用程序是最为普遍和直接的方式。我们可以通过编写一个Python解释器并将其编译成UEFI应用程序，以便在UEFI环境中执行Python代码。

一、创建UEFI应用程序

1. 了解UEFI架构

UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）是一种标准的固件接口，用于在操作系统和平台固件之间提供接口。UEFI取代了传统的BIOS，具有更多的功能和更好的可扩展性。在UEFI环境中，可以编写和运行UEFI应用程序，这些应用程序可以直接与硬件交互。

2. 编写UEFI应用程序

要编写一个UEFI应用程序，需要使用C语言。UEFI应用程序通常由一个入口函数组成，该函数遵循特定的签名。入口函数接收两个参数：ImageHandle和SystemTable。这两个参数用于访问UEFI服务和协议。

#include <Uefi.h>
#include <Library/UefiLib.h>
#include <Library/UefiBootServicesTableLib.h>
EFI_STATUS
EFIAPI
UefiMain (
  IN EFI_HANDLE        ImageHandle,
  IN EFI_SYSTEM_TABLE  *SystemTable
  )
{
  Print(L"Hello, UEFI World!\n");
  return EFI_SUCCESS;
}

3. 编译UEFI应用程序

要将UEFI应用程序编译为可执行文件，需要使用UEFI开发工具包（EDK II）。EDK II是一个开源的UEFI开发框架，包含了编译UEFI应用程序所需的工具和库。首先，需要下载并配置EDK II。然后，编写一个描述文件（INF文件），定义UEFI应用程序的编译和链接选项。

[Defines]
  INF_VERSION                    = 0x00010005
  BASE_NAME                      = HelloWorld
  FILE_GUID                      = 12345678-1234-1234-1234-123456789abc
  MODULE_TYPE                    = UEFI_APPLICATION
  VERSION_STRING                 = 1.0
  ENTRY_POINT                    = UefiMain
[Sources]
  HelloWorld.c
[Packages]
  MdePkg/MdePkg.dec
[LibraryClasses]
  UefiLib

配置好EDK II和描述文件后，可以使用编译命令生成UEFI可执行文件（EFI文件）。

build

4. 测试UEFI应用程序

将生成的EFI文件拷贝到UEFI环境的启动介质中（如U盘），然后进入UEFI Shell，执行该EFI文件，验证其运行效果。

fs0: HelloWorld.efi

二、使用Python解释器

1. 下载和编译Python解释器

Python解释器是一个用C语言编写的程序，可以将Python代码翻译成机器代码并执行。要在UEFI环境中运行Python代码，需要将Python解释器编译为UEFI应用程序。首先，从Python官方网站下载Python源代码，然后进行编译。

wget https://www.python.org/ftp/python/3.9.7/Python-3.9.7.tgz tar -xzf Python-3.9.7.tgz cd Python-3.9.7 ./configure make

2. 修改Python解释器代码

由于Python解释器默认是为操作系统环境设计的，需要对其进行一些修改以适应UEFI环境。这些修改主要包括移除对操作系统特定功能的依赖，并添加对UEFI服务的支持。

// 修改Python解释器入口函数
int main(int argc, char *argv[]) {
  // 初始化UEFI环境
  // ...
  // 执行Python解释器
  Py_Initialize();
  PyRun_SimpleString("print('Hello, UEFI World!')");
  Py_Finalize();
  // 退出UEFI环境
  // ...
  return 0;
}

3. 编译修改后的Python解释器

使用EDK II编译修改后的Python解释器，生成UEFI可执行文件（EFI文件）。

build

4. 测试Python解释器

将生成的EFI文件拷贝到UEFI环境的启动介质中，进入UEFI Shell，执行该EFI文件，验证其运行效果。

fs0: Python.efi

三、通过UEFI Shell加载Python解释器

1. 安装UEFI Shell

UEFI Shell是一个命令行界面，可以在UEFI环境中执行各种命令。要使用UEFI Shell，需要下载并安装它。可以从UEFI官方网站下载UEFI Shell，然后将其放入启动介质中。

fs0: Shell.efi

2. 加载Python解释器

在UEFI Shell中，可以使用“load”命令加载Python解释器并执行Python代码。

load fs0:\Python.efi

3. 执行Python代码

加载Python解释器后，可以在UEFI Shell中执行Python代码。可以通过“run”命令指定Python脚本文件或直接在命令行中输入Python代码。

run fs0:\script.py

四、将Python解释器编译为UEFI应用程序

1. 下载和编译Python解释器

与前面描述的步骤类似，首先需要下载并编译Python解释器。

wget https://www.python.org/ftp/python/3.9.7/Python-3.9.7.tgz tar -xzf Python-3.9.7.tgz cd Python-3.9.7 ./configure make

2. 修改Python解释器代码

对Python解释器进行一些修改，使其能够在UEFI环境中运行。

// 修改Python解释器入口函数
int main(int argc, char *argv[]) {
  // 初始化UEFI环境
  // ...
  // 执行Python解释器
  Py_Initialize();
  PyRun_SimpleString("print('Hello, UEFI World!')");
  Py_Finalize();
  // 退出UEFI环境
  // ...
  return 0;
}