高通平臺UEFI有關介紹

背景

我需要在高通平臺上學習點亮LCD，目前通過同事在別的平臺的配置程式碼，我已經將kernel部分的螢幕點亮了；剩餘的工作量就在BP側，也就是系統剛開機的那一段時間。在開發過程中，我發現我對BP側的開發有點不太熟悉，因此我需要搞清楚有關的概念。只有搞清楚了這些基本概念，我才能夠在後續的工作中不留下隱患。

有關文件：

• https://www.cnblogs.com/we-hjb/p/9800627.html
• https://blog.csdn.net/u014089131/article/details/73617716
• https://blog.csdn.net/weixin_41803132/article/details/107692862
• 高通UEFI、XBL及ABL的詳細介紹： 《80_P2484_37_LINUX_ANDROID_UEFI_OVERVIEW.pdf》。

UEFI 介紹

UEFI(Unified extensible firmware interface)統一的可擴充套件韌體介面，是一種詳細描述型別介面的標準。

可擴充套件韌體介面（Extensible Firmware Interface，EFI）是 Intel 為 PC 韌體的體系結構、介面和服務提出的建議標準。其主要目的是為了提供一組在 OS 載入之前（啟動前）在所有平臺上一致的、正確指定的啟動服務，被看做是有近20多年曆史的 BIOS 的繼任者。

BIOS是彙編實現的，採用的是16bit 真實模式定址方式，最大支援的記憶體只有1M，程式碼易讀性以及實現的功能都受到限制，而且移植起來不方便。BIOS支援的最大磁碟空間不超過2TB。

UEFI克服了上述的所有缺點，採用C語言實現，分層，模組化設計，實現了CPU以及驅動的無關性。UEFI可以理解為一個完整的系統，包含了上電時序，驅動實現，os環境建立(這個os可以理解為UEFI執行獨有的os，非linux，windows)，應用程式。其中應用程式支援網路配置，類shell環境，fastboot，linux loader等。

UEFI啟動階段

UEFI從上電到關機，一共有七個階段：

1. SEC（安全驗證）
   其功能包括：接受處理系統啟動與重啟訊號、初始化臨時RAM區、作為可信系統的根、以及傳遞系統引數到下一階段。
   其執行流程是：
   上電 -> ResetVector -> SEC函式入口 -> PEI函式入口
2. PEI
   主要功能是為DXE準備執行環境，將HOB列表傳遞給DXE。此階段到後期記憶體才被初始化，所以資源相當有限，尚未可進行復雜的工作。
3. DXE
   此階段執行大部分系統初始化工作，記憶體已被初始化，可以進行大量複雜工作。當所有的Driver都執行完畢，說明系統初始化完成，接著通過EFI_BDS_ARCH_PROTOCAL找到BDS並呼叫BDS的入口函式，進入BDS階段。
4. BDS
   此階段主要功能是執行啟動策略，等OS Loader啟動後，系統進入TSL階段。
5. TSL
   TSL是OS Loader執行的第一階段，OS Loader在這個階段作為UEFI APPLICATION執行，當ExitBootServices服務被呼叫後，進入RT（RunTime）階段。
6. RT
   系統進入此階段後，系統控制權從UEFI核心轉交到OS Loader上。隨著OS Loader的執行，OS最終取得對系統的 控制權。
7. AL
   在RT階段，如果系統遇到災難性錯誤，系統韌體需要提供錯誤處理和災難恢復機制，而這種機制執行在AL階段。

其中UEFI中涉及的名詞縮寫 ：

UEFI有關檔案格式

fdf：flash definitionfile，描述flash分割槽地址範圍

dec：package declarationfile，定義了不同模組的GUID資訊

dsc：description file，主要包含需要用到的所有inf檔案

inf：單個模組的編譯資訊，類似makefile

efi ：最終編譯生成的UEFI可執行檔案

高通平臺的UEFI設計

高通在MSM8998上引入了UEFI，用來代替LK(Little Kernel)。

而高通UEFI由XBL和ABL兩部分組成。

在老版本中，LK的裝置驅動都放在了XBL核心，Linux載入啟動及fastboot等功能元件則作為獨立的UEFI應用存在。

XBL

XBL負責晶片驅動及充電等核心應用功能。

XBL核心是none-HLOS boot_image程式碼的一部分，屬於高通私有程式碼。

// todo
UEFI程式碼中大量使用了protocol概念，這個protocol其實指的是驅動，包含了驅動函式指標和資料。以rampatition為例：

boot_images/QcomPkg/Include/Protocol/EFIRamPartition.h中聲明瞭了rampatition protocol：

ABL

ABL包括晶片無關的應用如fastboot。ABL則在開源Linux Android程式碼樹裡。

ABL的編譯非常簡單，依次執行命令：

source build/envsetup.sh
lunch 32
make  aboot

不同的廠商對UEFI有不同的實現，一種比較常用的開源實現是EDK2；EDK2是一個遵循UEFI標準和PI標準的跨平臺韌體開發環境，EDK2支援多種作業系統, 也支援跨平臺編譯。

確切來講，高通所使用的edk2即為ABL部分的程式碼。

高通UEFI有關原始碼

對於高通平臺啟動過程依次為：PBL->XBL->ABL。

一般使用者定製化主要集中在ABL中，這部分程式碼樹如下：

這部分裡面主要是作為linux-loader 用來載入linux，以及fastboot。

使用者修改主要集中在這兩個部分，入口函式LinuxLoaderEntry。

${Andrioid原始碼樹}/bootable/bootloader/edk2/QcomModulePkg
├── Application
│  └── LinuxLoader
│   ├── LinuxLoader.c
│   └── LinuxLoader.inf
├── Include
│  ├── Library
│  │  ├──BoardCustom.h
│  │  ├── Board.h
│  │  ├──BootImage.h
│  │  ├──BootLinux.h
│  │  ├──BootStats.h
│  │  ├──Decompress.h
│  │  ├──DeviceInfo.h
│  │  ├── DrawUI.h
│  │  ├──FastbootMenu.h
│  │  ├── Fonts.h
│  │  ├── KeyPad.h
│  │  ├──LinuxLoaderLib.h
│  │  ├── list.h
│  │  ├──LocateDeviceTree.h
│  │  ├──MenuKeysDetection.h
│  │  ├──PartitionTableUpdate.h
│  │  ├── Recovery.h
│  │  ├── Reg.h
│  │  ├──ShutdownServices.h
│  │  ├──StackCanary.h
│  │  ├──UnlockMenu.h
│  │  ├──UpdateCmdLine.h
│  │  ├──UpdateDeviceTree.h
│  │  └──VerifiedBootMenu.h
│  └── Protocol
│   ├── EFICardInfo.h
│   ├── EFIChargerEx.h
│   ├── EFIChipInfo.h
│   ├── EFIChipInfoTypes.h
│   ├── EFIEraseBlock.h
│   ├── EFILimits.h
│   ├── EFIMdtp.h
│   ├── EFIPlatformInfo.h
│   ├── EFIPlatformInfoTypes.h
│   ├── EFIPmicPon.h
│   ├── EFIPmicVersion.h
│   ├── EFIQseecom.h
│   ├── EFIRamPartition.h
│   ├── EFIResetReason.h
│   ├── EFIRng.h
│   ├── EFIScmModeSwitch.h
│   ├── EFIUsbDevice.h
│   ├── EFIUsbEx.h
│   ├── EFIVerifiedBoot.h
│   └── UsbEx.h
├── Library
│  ├── BootLib
│  │  ├── Board.c
│  │  ├──BootLib.inf
│  │  ├──BootLinux.c
│  │  ├──BootStats.c
│  │  ├──Decompress.c
│  │  ├──DeviceInfo.c
│  │  ├── DrawUI.c
│  │  ├──FastbootMenu.c
│  │  ├── KeyPad.c
│  │  ├──LinuxLoaderLib.c
│  │  ├──LocateDeviceTree.c
│  │  ├──MenuKeysDetection.c
│  │  ├──PartitionTableUpdate.c
│  │  ├── Recovery.c
│  │  ├──ShutdownServices.c
│  │  ├──UnlockMenu.c
│  │  ├──UpdateCmdLine.c
│  │  ├──UpdateDeviceTree.c
│  │  └──VerifiedBootMenu.c
│  ├── FastbootLib
│  │  ├──FastbootCmds.c
│  │  ├──FastbootCmds.h
│  │  ├──FastbootLib.inf
│  │  ├──FastbootMain.c
│  │  ├──FastbootMain.h
│  │  ├──MetaFormat.h
│  │  ├──SparseFormat.h
│  │  ├──UsbDescriptors.c
│  │  └──UsbDescriptors.h
│  ├── StackCanary
│  │  ├──StackCanary.c
│  │  └──StackCanary.inf
│  └── zlib
│   ├── adler32.c
│   ├── inffast.c
│   ├── inffast.h
│   ├── inffixed.h
│   ├── inflate.c
│   ├── inflate.h
│   ├── inftrees.c
│   ├── inftrees.h
│   ├── zconf.h
│   ├── zlib.h
│   ├── zlib.inf
│   ├── zutil.c
│   └── zutil.h
├──QcomModulePkg.dec
├──QcomModulePkg.dsc
├──QcomModulePkg.fdf
└── Tools
  ├── app_path_set.cmm
  ├── check_paths.cmm
  ├── debug_app.cmm
  ├── elf_tools.py
  ├── image_header.py
  ├── load_uefi_dump.cmm
  ├── log_save.cmm
  ├── symbol_Load.cmm
  └── uefi_core_path_set.cmm

附錄：為什麼android 預設bootloader選擇lk?

reference：https://blog.csdn.net/leo_wdls/article/details/45173643

結論：用於行動通訊的android裝置（如手機平板）：軟體小巧，架構簡單，滿足android bootloader的基本需求。

lk原始碼目錄位置： bootable/bootloader/lk

Android bootloader需求：

• 載入引導 linux kernel

• 需要驅動Display、Usb、Keypad、Pmic、Vibrator

Uboot 的特點：

• 載入引導linux kernel

• 發展早，軟體成熟穩定，功能完備；

• 支援的多個CPU 體系

• 支援複雜驅動，如Fs/Network等等;

Little Kernel特點：

• 載入引導linux kernel

• 輕量級、不支援複雜的驅動