c语言如何生成efi

C语言生成EFI的步骤包括：编写EFI应用程序、使用EFI开发工具包、编译生成EFI文件、测试EFI文件。

其中，编写EFI应用程序是一项至关重要的任务。EFI（Extensible Firmware Interface）的开发涉及到特定的标准和库，了解这些是实现EFI应用程序的基础。EFI应用程序通常在UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）环境中运行，它们是为替代传统BIOS而设计的。

接下来，我将详细描述如何使用C语言生成EFI应用程序的具体步骤和相关知识。

一、EFI基础知识

什么是EFI

EFI，全称为Extensible Firmware Interface，是一种用于计算机系统启动的标准化接口。它最初是由Intel开发的，旨在替代传统的BIOS（Basic Input/Output System）。EFI提供了一组标准化的功能和数据结构，允许操作系统和固件之间进行更灵活和复杂的交互。

EFI的优势

模块化设计：EFI采用模块化设计，允许开发者根据需要添加或移除模块，从而提供灵活性和扩展性。
更快的启动速度：相比传统BIOS，EFI能够实现更快的启动速度，因为它支持并行启动和更高效的硬件初始化。
更大的存储支持：EFI支持GUID分区表（GPT），允许使用更大的硬盘和更多的分区。
图形界面支持：EFI支持图形用户界面，使得用户体验更加直观和易用。

二、EFI开发环境搭建

下载并安装EFI开发工具包

要开发EFI应用程序，需要下载并安装EFI开发工具包。常用的工具包包括EDK II（EFI Development Kit II），它是一个开源的EFI开发工具包，由TianoCore社区维护。

安装步骤

下载EDK II源码：

git clone https://github.com/tianocore/edk2.git cd edk2

设置环境变量：

需要设置一些环境变量来指定编译器和构建工具的路径。以下是一个示例：
```
export EDK_TOOLS_PATH=$HOME/edk2/BaseTools
source edksetup.sh
```
编译BaseTools：

BaseTools是EDK II的基础工具集，需要先进行编译：
```
make -C $EDK_TOOLS_PATH
```

配置编译环境

在进行EFI应用程序的开发之前，需要配置编译环境。以下是一个示例配置文件Conf/target.txt的内容：

ACTIVE_PLATFORM       = Nt32Pkg/Nt32Pkg.dsc
TOOL_CHAIN_CONF       = Conf/tools_def.txt
TARGET_ARCH           = X64
TOOL_CHAIN_TAG        = GCC5
BUILD_RULE_CONF       = Conf/build_rule.txt

三、编写EFI应用程序

创建工程目录

首先，需要创建一个工程目录来存放EFI应用程序的源代码和配置文件。以下是一个示例结构：

MyEfiApp/ ├── MyEfiApp.inf ├── MyEfiApp.c └── MyEfiApp.h

编写源代码

在MyEfiApp.c文件中编写EFI应用程序的源代码。以下是一个简单的“Hello, World!”程序示例：

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

编写模块描述文件

在MyEfiApp.inf文件中描述模块的元数据。以下是一个示例：

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

四、编译生成EFI文件

运行编译命令

在EDK II环境中运行以下命令进行编译：

build -a X64 -t GCC5 -p MyEfiApp/MyEfiApp.dsc

编译成功后，生成的EFI文件将位于Build/MyEfiApp/DEBUG_GCC5/X64/MyEfiApp.efi。

五、测试EFI文件

创建启动盘

将生成的EFI文件复制到一个FAT32格式的USB启动盘上。以下是一个示例步骤：

格式化USB盘：
```
sudo mkfs.vfat /dev/sdX1
```

创建目录并复制文件：

mkdir -p /mnt/usb/EFI/BOOT sudo mount /dev/sdX1 /mnt/usb sudo cp Build/MyEfiApp/DEBUG_GCC5/X64/MyEfiApp.efi /mnt/usb/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI sudo umount /mnt/usb

在UEFI环境中测试

将USB启动盘插入计算机，并在启动时选择从USB盘启动。在UEFI Shell环境中，执行以下命令以运行EFI应用程序：

fs0: cd EFIBOOT BOOTX64.EFI

如果一切顺利，你应该会看到“Hello, World!”消息显示在屏幕上。

六、深入理解EFI开发

常用库和函数

EFI开发中常用的库和函数包括：

UefiBootServicesTableLib：提供UEFI启动服务的接口。
UefiLib：提供基本的UEFI库函数，如打印、内存分配等。

示例函数

以下是一些常用的UEFI函数及其用途：

EFI_STATUS
EFIAPI
gBS->AllocatePool (
  IN EFI_MEMORY_TYPE  PoolType,
  IN UINTN            Size,
  OUT VOID            Buffer
  );
EFI_STATUS
EFIAPI
gBS->FreePool (
  IN VOID  *Buffer
  );
EFI_STATUS
EFIAPI
Print (
  IN CONST CHAR16  *Format,
  ...
  );

调试和排错

在EFI开发过程中，调试和排错是不可避免的。以下是一些常用的调试技巧：

使用Print函数：通过在代码中添加Print函数来输出调试信息。
UEFI Shell：利用UEFI Shell环境中的命令来检查系统状态和EFI文件。
日志记录：在代码中记录日志信息，以便在出错时进行分析。

七、实战案例

实现一个简单的EFI工具

在这一部分，我们将实现一个简单的EFI工具，该工具能够列出所有连接的块设备。以下是完整的源代码示例：

源代码

#include <Uefi.h>
#include <Library/UefiBootServicesTableLib.h>
#include <Library/UefiLib.h>
#include <Library/DevicePathLib.h>
#include <Protocol/BlockIo.h>
EFI_STATUS
EFIAPI
UefiMain (
  IN EFI_HANDLE        ImageHandle,
  IN EFI_SYSTEM_TABLE  *SystemTable
  )
{
  EFI_STATUS                 Status;
  EFI_HANDLE                 *HandleBuffer;
  UINTN                      HandleCount;
  UINTN                      Index;
  EFI_BLOCK_IO_PROTOCOL      *BlockIo;
  EFI_DEVICE_PATH_PROTOCOL   *DevicePath;
  // Locate all handles that support Block IO protocol
  Status = gBS->LocateHandleBuffer(ByProtocol, &gEfiBlockIoProtocolGuid, NULL, &HandleCount, &HandleBuffer);
  if (EFI_ERROR(Status)) {
    Print(L"Failed to locate Block IO handlesn");
    return Status;
  }
  // Iterate through each handle and print device path
  for (Index = 0; Index < HandleCount; Index++) {
    Status = gBS->HandleProtocol(HandleBuffer[Index], &gEfiBlockIoProtocolGuid, (VOID)&BlockIo);
    if (EFI_ERROR(Status)) {
      Print(L"Failed to get Block IO protocoln");
      continue;
    }
    Status = gBS->HandleProtocol(HandleBuffer[Index], &gEfiDevicePathProtocolGuid, (VOID)&DevicePath);
    if (EFI_ERROR(Status)) {
      Print(L"Failed to get Device Path protocoln");
      continue;
    }
    Print(L"Device Path: %sn", ConvertDevicePathToText(DevicePath, TRUE, TRUE));
  }
  // Free the allocated handle buffer
  gBS->FreePool(HandleBuffer);
  return EFI_SUCCESS;
}

编译和测试

按照前文所述的步骤进行编译和测试，即可在UEFI环境中运行该工具，查看所有连接的块设备。

八、总结

通过本文的介绍，我们了解了如何使用C语言生成EFI应用程序的基本步骤和相关知识。具体步骤包括搭建开发环境、编写EFI应用程序、编译生成EFI文件以及在UEFI环境中进行测试。掌握这些技能后，你可以开发出更多功能丰富的EFI应用程序，提升计算机系统的启动和管理能力。

推荐使用研发项目管理系统PingCode和通用项目管理软件Worktile来管理EFI开发项目，以提高开发效率和团队协作能力。