UEFI开发实战用户交互界面基础说明

前言

本文以vUDK2017: https://github.com/tianocore/edk2.git Tag vUDK2017.中的代码为例说明UEFI用户交互界面的实现。

这里UEFI用户交互界面的实现载体是OVMF（使用QEMU启动），其形式如下：

它一般被叫做Front Page（后面将以该名称来称呼上述的界面），其下还包括Setup，Boot Manager，Device Manager等选项。

相比Legacy BIOS，UEFI的交互界面要丰富得多，比如支持多语言，支持图片等，不过EDK默认带的还是最原始的，跟Legacy BIOS类似的界面。

本文讨论的就是该界面的实现。

启动

在EDK2017的OVMF代码中，Front Page被做成一个独立的APP（跟Shell一样），然后注册，可以通过在启动过程中按F2来进入，具体的注册代码如下：

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对应APP的驱动是UiApp.inf，它对应的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()函数中会根据上述的GUID寻找UiApp模块，并生成对应的启动项。

最终的结果就是启动过程中按F2就可以进入UiApp模块，其入口是InitializeUserInterface()，将在后续的内容中介绍。

UiApp模块

InitializeUserInterface()模块的大致流程如下：

其中绿色部分涉及到交互相关的操作，后续会重点说明。

字体

字体使用一种称为Glyph的元素表示，它其实就是一个二进制的文件，里面包含了描述字体的元素，但是具体是怎么样表示的，目前还不是很清楚，这个也不是我们需要关注的重点。

这个二进制在代码中有下述的数组表示：

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,  // 后面的省略

这个数组通过一个通过HiiAddPackages()导入，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

字符串通过UNI文件转换成，编译时在AutoGen.c中生成对应的数组，然后通过下面的函数来注册到HII数据库中：

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

这里的UiAppStrings就是通过.uni文件生成的字符串表示。

可以看到，导入字体和字符串使用的是相同的函数。

UI Entry

进入UI界面是通过UiEntry()来实现的，其大致流程如下：

这里的重点也主要在绿色部分，它包含了Front Page的初始化和调用。

上述的绿色部分大致流程如下所示：

这里最重要的是两个部分，一个是更新Front Page的部分，另一个是SendForm()的部分。

更新Front Page部分主要由UpdateFrontPageBannerStrings()、UpdateFrontPageForm()等函数组成，它们使用了各类HII操作来更新界面，比如说UiCustomizeFrontPageBanner()构成了Front Page界面中的一条条的字符串显示（就是开头图片中的蓝字部分），另外还有UiCustomizeFrontPage()、HiiUpdateForm()等函数，都更新了界面。

SendForm()部分，它其实是整个UEFI界面显示的引擎，这部分实现在显示界面（比如图形输出界面，或者串口）上显示前面更新的内容，后续会详细介绍。

本文只是简单的介绍，以上就是UEFI开发实战用户交互界面基础说明的详细内容，更多关于UEFI用户交互界面的资料请关注猪先飞其它相关文章！