UEFI開發(fā)實戰(zhàn)SlimBootloader中調(diào)用FSP

更新時間：2022年06月06日 15:45:35 作者：jiangwei0512

這篇文章主要為大家介紹了UEFI開發(fā)實戰(zhàn)SlimBootloader中調(diào)用FSP基礎(chǔ)教程，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進步，早日升職加薪

綜述

FSP的全稱是Firmware Support Package。FSP有以下的特性：

FSP提供了Intel重要組件（包括處理器、內(nèi)存控制器、芯片組等）的初始化；
FSP被編譯成獨立的二進制，并可以集成到Bootloader中，這里說的Bootloader可以是Slim Bootloader，coreboot，UEFI等等；
FSP的優(yōu)點有免費、方便集成、可減少開發(fā)時間，等等。

FSP中包含若干個部分，如下圖所示：

按作用來分它包含三個大的組件，分別是：

FSP-T：它主要用來初始化CACHE以及其它早期需要的初始化，對應(yīng)提供給外部的接口是TempRamInit()；

FSP-M：它主要用來初始化內(nèi)存以及其它需要的初始化，對應(yīng)提供給外部的接口是FspMemoryInit()和TempRamExit()，前者用于內(nèi)存初始化，后者用于處理FSP-T中使用的CACHE內(nèi)容；

FPS-S：它主要是CPU和芯片組的初始化，對應(yīng)提供給外部的接口是FspSiliconInit()和NotifyPhase()，其中后者又會在不同的階段調(diào)用，包括PCIE掃描之后，ReadyToBoot時和EndOfBootServices的時候；

按功能來區(qū)分，每個組件都包含頭部、配置和API三個部分。頭部是固定的，配置用于一些可控的定制化，API就是功能代碼。Bootloader要操作FSP，就需要完成文件配置，接口調(diào)用等。

BootLoader調(diào)用FSP的整個流程如下圖所示：

Bootloader中需要有相應(yīng)的代碼做上述的操作，以Slim Bootloader為例，有一個IntelFsp2Pkg用來處理FSP相關(guān)的內(nèi)容。不過需要注意，這里的IntelFsp2Pkg并不提供FSP源代碼的，只是提供了EDK與FSP之間的中間層，真正的用來初始化Intel組件的FSP的代碼并沒有開源，所以這里也拿不到，不過可以拿到用于QEMU的FSP源代碼，后續(xù)使用的就是這個。

編譯

代碼主要是https://gitee.com/jiangwei0512/edk2-beni中的QemuFspPkg，它是用在QEMU上的FSP，它有源碼可以下載，而其它Intel的FSP基本是不開源的，沒有辦法下載到，所以這里只能用QEMU的FSP作為示例。

QEMU對應(yīng)的FSP通過BuildFsp.py進行編譯得到，該腳本執(zhí)行三個步驟：

Prebuild
Build
PostBuild

PostBuild

Prebuild的流程如下：

1.構(gòu)建FspHeader.inf實際上就是創(chuàng)建FSP Header的頭部，它是固定的格式，位于QemuFspPkg\FspHeader\FspHeader.aslc，內(nèi)容如下：

TABLES mTable =
{
  {
    FSP_INFO_HEADER_SIGNATURE,                    // UINT32  Signature  (FSPH)
    sizeof(FSP_INFO_HEADER),                      // UINT32  HeaderLength;
    {0x00, 0x00},                                 // UINT8   Reserved1[2];
    FixedPcdGet8(PcdFspHeaderSpecVersion),        // UINT8   SpecVersion;
    FixedPcdGet8(PcdFspHeaderRevision),           // UINT8   HeaderRevision;
    FixedPcdGet32(PcdFspImageRevision),           // UINT32  ImageRevision;
    UINT64_TO_BYTE_ARRAY(
    FixedPcdGet64(PcdFspImageIdString)),          // CHAR8   ImageId[8];
    0x12345678,                                   // UINT32  ImageSize;
    0x12345678,                                   // UINT32  ImageBase;
    FixedPcdGet16(PcdFspImageAttributes),         // UINT16  ImageAttribute;
    FixedPcdGet16(PcdFspComponentAttributes),     // UINT16  ComponentAttribute; Bits[15:12] - 0001b: FSP-T, 0010b: FSP-M, 0011b: FSP-S
    0x12345678,                                   // UINT32  CfgRegionOffset;
    0x12345678,                                   // UINT32  CfgRegionSize;
    0x00000000,                                   // UINT32  Reserved2;
    0x00000000,                                   // UINT32  TempRamInitEntry;
    0x00000000,                                   // UINT32  Reserved3;
    0x00000000,                                   // UINT32  NotifyPhaseEntry;
    0x00000000,                                   // UINT32  FspMemoryInitEntry;
    0x00000000,                                   // UINT32  TempRamExitEntry;
    0x00000000,                                   // UINT32  FspSiliconInitEntry;
  },
  {
    FSP_INFO_EXTENDED_HEADER_SIGNATURE,           // UINT32  Signature  (FSPE)
    sizeof(FSP_INFO_EXTENDED_HEADER),             // UINT32  Length;
    FSPE_HEADER_REVISION_1,                       // UINT8   Revision;
    0x00,                                         // UINT8   Reserved;
    {FSP_PRODUCER_ID},                            // CHAR8   FspProducerId[6];
    0x00000001,                                   // UINT32  FspProducerRevision;
    0x00000000,                                   // UINT32  FspProducerDataSize;
  },
  {
    FSP_FSPP_SIGNATURE,                           // UINT32  Signature  (FSPP)
    sizeof(FSP_PATCH_TABLE),                      // UINT16  Length;
    FSPP_HEADER_REVISION_1,                       // UINT8   Revision;
    0x00,                                         // UINT8   Reserved;
    1                                             // UINT32  PatchEntryNum;
  },
    0xFFFFFFFC                                    // UINT32  Patch FVBASE at end of FV
};

里面的某些數(shù)據(jù)在之后還會被修改，通過這個頭部就可以找到對應(yīng)API的位置，從而進行調(diào)用。

2.UPD txt文件是Build\QemuFspPkg\DEBUG_VS2019\FV（根據(jù)編譯工具的不同，對應(yīng)的目錄可能存在差異）下的如下內(nèi)容：

txt文件名對應(yīng)的是三個FSP組件的GUID（位于BuildFsp.py）：

    FspGuid = {
        'FspTUpdGuid'       : '34686CA3-34F9-4901-B82A-BA630F0714C6',
        'FspMUpdGuid'       : '39A250DB-E465-4DD1-A2AC-E2BD3C0E2385',
        'FspSUpdGuid'       : 'CAE3605B-5B34-4C85-B3D7-27D54273C40F'
    }

里面的內(nèi)容主要是一些PCD，以39A250DB-E465-4DD1-A2AC-E2BD3C0E2385.txt為例：

## @file
#
#  THIS IS AUTO-GENERATED FILE BY BUILD TOOLS AND PLEASE DO NOT MAKE MODIFICATION.
#
#  This file lists all VPD informations for a platform collected by build.exe.
#
# Copyright (c) 2022, Intel Corporation. All rights reserved.<BR>
# This program and the accompanying materials
# are licensed and made available under the terms and conditions of the BSD License
# which accompanies this distribution.  The full text of the license may be found at
# http://opensource.org/licenses/bsd-license.php
#
# THE PROGRAM IS DISTRIBUTED UNDER THE BSD LICENSE ON AN "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR REPRESENTATIONS OF ANY KIND, EITHER EXPRESS OR IMPLIED.
#
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.Signature|DEFAULT|0x0000|8|0x4D5F4450554D4551
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.Revision|DEFAULT|0x0008|1|0x01
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.Reserved|DEFAULT|0x0009|23|{0x00}
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.Revision|DEFAULT|0x0020|1|0x01
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.Reserved|DEFAULT|0x0021|3|{0x00}
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.NvsBufferPtr|DEFAULT|0x0024|4|0x00000000
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.StackBase|DEFAULT|0x0028|4|0x00070000
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.StackSize|DEFAULT|0x002C|4|0x00010000
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.BootLoaderTolumSize|DEFAULT|0x0030|4|0x00000000
gPlatformFspPkgTokenSpaceGuid.Bootmode|DEFAULT|0x0034|4|0x00000000
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.Reserved1|DEFAULT|0x0038|8|{0x00}
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.SerialDebugPortAddress|DEFAULT|0x0040|4|0x00000000
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.SerialDebugPortType|DEFAULT|0x0044|1|0x02
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.SerialDebugPortDevice|DEFAULT|0x0045|1|0x02
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.SerialDebugPortStrideSize|DEFAULT|0x0046|1|0x02
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.UnusedUpdSpace0|DEFAULT|0x0047|0x0031|{0}
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.ReservedFspmUpd|DEFAULT|0x0078|4|{0x00}
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.UnusedUpdSpace1|DEFAULT|0x007C|0x0002|{0}
gQemuFspPkgTokenSpaceGuid.UpdTerminator|DEFAULT|0x007E|2|0x55AA

txt文件的來源是QemuFspPkg\QemuFspPkg.dsc，里面有這些PCD的初始化值，位于[PcdsDynamicVpd.Upd]這個Section，其中的UnusedUpdSpaceX也是在dsc文件中通過PCD指定的偏移來確定的。

3.UPD bin文件名也對應(yīng)到前面提到的GUID，以39A250DB-E465-4DD1-A2AC-E2BD3C0E2385.bin為例：

bin文件跟txt文件中的PCD值是一一對應(yīng)的。

4.UPD頭文件和bsf文件比較直觀，不做詳細說明，它們也是通過QemuFspPkg\QemuFspPkg.dsc創(chuàng)建的。UPD頭文件中還包含一個通用的頭部結(jié)構(gòu)體：

#pragma pack(1)
///
/// FSP_UPD_HEADER Configuration.
///
typedef struct {
  ///
  /// UPD Region Signature. This signature will be
  /// "XXXXXX_T" for FSP-T
  /// "XXXXXX_M" for FSP-M
  /// "XXXXXX_S" for FSP-S
  /// Where XXXXXX is an unique signature
  ///
  UINT64                      Signature;
  ///
  /// Revision of the Data structure.
  ///   For FSP spec 2.0/2.1 value is 1.
  ///   For FSP spec 2.2 value is 2.
  ///
  UINT8                       Revision;
  UINT8                       Reserved[23];
} FSP_UPD_HEADER;
#pragma pack()

每個平臺的UPD和bsf內(nèi)容都是不同的，甚至同一個平臺的不同版本也可能存在差異，不同的FSP-X對應(yīng)不同的UPD，分別是FSPT_UPD、FSPM_UPD和FSPS_UPD，它們分別存放在FsptUpd.h、FspmUpd.h和FspsUpd.h中。以FSPM_UPD結(jié)構(gòu)體為例：

/** Fsp M UPD Configuration **/
typedef struct {
/** Offset 0x0000 **/
  FSP_UPD_HEADER              FspUpdHeader;
/** Offset 0x0020 **/
  FSPM_ARCH_UPD               FspmArchUpd;
/** Offset 0x0040 **/
  FSP_M_CONFIG                FspmConfig;
/** Offset 0x007C **/
  UINT8                       UnusedUpdSpace1[2];
/** Offset 0x007E **/
  UINT16                      UpdTerminator;
} FSPM_UPD;

其中的內(nèi)容跟前面的UPD txt中的PCD一一對應(yīng)。

上述的文件都在Build\QemuFspPkg\DEBUG_VS2019\FV（根據(jù)編譯工具的不同，對應(yīng)的目錄可能存在差異）創(chuàng)建，總的來說就是為了創(chuàng)建FSP的UPD配置文件和對應(yīng)用在代碼中的頭文件，頭文件會被拷貝到其它位置也是為了代碼能夠調(diào)用到。而UPD配置文件會通過二進制的方式包含到QemuFspPkg\QemuFspPkg.fdf，下面是一個示例：

#
# Project specific configuration data files
#
!ifndef $(CFG_PREBUILD)
FILE RAW = $(FSP_M_UPD_FFS_GUID) {
    SECTION RAW = $(OUTPUT_DIRECTORY)/$(TARGET)_$(TOOL_CHAIN_TAG)/FV/$(FSP_M_UPD_TOOL_GUID).bin
}
!endif

Build

該過程僅僅是執(zhí)行build操作而已，對應(yīng)的代碼：

def Build (target, toolchain):
    cmd = '%s -p QemuFspPkg/QemuFspPkg.dsc -a IA32 -b %s -t %s -y Report%s.log' % (
        'build' if os.name == 'posix' else 'build.bat', target, toolchain, target)
    ret = subprocess.call(cmd.split(' '))
    if ret:
        Fatal('Failed to do Build QEMU FSP!')
    print('End of Build...')

可以看到執(zhí)行對象是QemuFspPkg.dsc。完成這一步之后會生成FSP-M.Fv、FSP-S.Fv、FSP-T.Fv和QEMUFSP.fd。

到這里FSP二進制已經(jīng)生成，就是QEMUFSP.fd，但是它不能直接使用，還需要后續(xù)操作。

PostBuild

這一步主要是通過PatchFv.py來修改前文生成的QEMUFSP.fd，Patch前后：

這里具體Patch了哪部分內(nèi)容，需要先了解FSP二進制的組成部分，可以參考FSP二進制組成分析。這里Patch的大部分都是FSP Header中的內(nèi)容，對應(yīng)的默認初始化內(nèi)容就是前面提到的QemuFspPkg\FspHeader\FspHeader.aslc，其結(jié)構(gòu)體如下：

///
/// FSP Information Header as described in FSP v2.0 Spec section 5.1.1.
///
typedef struct {
  ///
  /// Byte 0x00: Signature ('FSPH') for the FSP Information Header.
  ///
  UINT32  Signature;
  ///
  /// Byte 0x04: Length of the FSP Information Header.
  ///
  UINT32  HeaderLength;
  ///
  /// Byte 0x08: Reserved.
  ///
  UINT8   Reserved1[2];
  ///
  /// Byte 0x0A: Indicates compliance with a revision of this specification in the BCD format.
  ///
  UINT8   SpecVersion;
  ///
  /// Byte 0x0B: Revision of the FSP Information Header.
  ///
  UINT8   HeaderRevision;
  ///
  /// Byte 0x0C: Revision of the FSP binary.
  ///
  UINT32  ImageRevision;
  ///
  /// Byte 0x10: Signature string that will help match the FSP Binary to a supported HW configuration.
  ///
  CHAR8   ImageId[8];
  ///
  /// Byte 0x18: Size of the entire FSP binary.
  ///
  UINT32  ImageSize;
  ///
  /// Byte 0x1C: FSP binary preferred base address.
  ///
  UINT32  ImageBase;
  ///
  /// Byte 0x20: Attribute for the FSP binary.
  ///
  UINT16  ImageAttribute;
  ///
  /// Byte 0x22: Attributes of the FSP Component.
  ///
  UINT16  ComponentAttribute;
  ///
  /// Byte 0x24: Offset of the FSP configuration region.
  ///
  UINT32  CfgRegionOffset;
  ///
  /// Byte 0x28: Size of the FSP configuration region.
  ///
  UINT32  CfgRegionSize;
  ///
  /// Byte 0x2C: Reserved2.
  ///
  UINT32  Reserved2;
  ///
  /// Byte 0x30: The offset for the API to setup a temporary stack till the memory is initialized.
  ///
  UINT32  TempRamInitEntryOffset;
  ///
  /// Byte 0x34: Reserved3.
  ///
  UINT32  Reserved3;
  ///
  /// Byte 0x38: The offset for the API to inform the FSP about the different stages in the boot process.
  ///
  UINT32  NotifyPhaseEntryOffset;
  ///
  /// Byte 0x3C: The offset for the API to initialize the memory.
  ///
  UINT32  FspMemoryInitEntryOffset;
  ///
  /// Byte 0x40: The offset for the API to tear down temporary RAM.
  ///
  UINT32  TempRamExitEntryOffset;
  ///
  /// Byte 0x44: The offset for the API to initialize the CPU and chipset.
  ///
  UINT32  FspSiliconInitEntryOffset;
  ///
  /// Byte 0x48: Offset for the API for the optional Multi-Phase processor and chipset initialization.
  ///            This value is only valid if FSP HeaderRevision is >= 5.
  ///            If the value is set to 0x00000000, then this API is not available in this component.
  ///
  UINT32  FspMultiPhaseSiInitEntryOffset;
} FSP_INFO_HEADER;

其中的ImageSize、ImageBase、ImageAttribute、ComponentAttribute、CfgRegionOffset、CfgRegionSize、TempRamInitEntryOffset、FspMemoryInitEntryOffset、TempRamExitEntryOffset、FspSiliconInitEntryOffset、NotifyPhaseEntryOffset等都需要修改。

因為每個FSP-X都有一個FSP_INFO_HEADER結(jié)構(gòu)體，所以前提提到的XXXOffset會針對不同的FSP-X組件做對應(yīng)的修改，比如FSP-T只需要TempRamInitEntryOffset。

除了FSP Header的Patch，這里還有一個點被Patch了：

它們對應(yīng)的是模塊的入口（IntelFsp2Pkg\FspSecCore\Ia32\FspHelper.nasm）：

global ASM_PFX(FspInfoHeaderRelativeOff)
ASM_PFX(FspInfoHeaderRelativeOff):
   DD    0x12345678               ; This value must be patched by the build script

從上面的代碼也可以看到這部分是需要Patch的。

FSP二進制組成分析

二進制的組成如下：

FSP每個組件都是一個FV，所以都有一個FV Header（EFI_FIRMWARE_VOLUME_HEADER，位于MdePkg\Include\Pi\PiFirmwareVolume.h），大小是0x48個字節(jié)，之后是一個FV Extended Header（EFI_FIRMWARE_VOLUME_EXT_HEADER，位于MdePkg\Include\Pi\PiFirmwareVolume.h）,之后才是FSP的內(nèi)容，如下圖所示：

FSP組件的第一個模塊是FSP Header，對應(yīng)二進制（Header的第一個成員是"FSPH"，最后一個成員是0xFFFFFFFC）中：

這里可以看到里面有一些數(shù)據(jù)比較奇怪，都是0x12345678和0x00000000，這些都是占位符，并不是真正的有效數(shù)據(jù)，是通過FspHeader.aslc生成的，在后期這些數(shù)據(jù)會被Patch成有效的值。

FSP組件的第二個模塊是UPD數(shù)據(jù)，它在Prebuild中生成，對應(yīng)的數(shù)據(jù)（UPD數(shù)據(jù)的第一個成員是Signature（本例中是QEMUPD_T），最后一個成員是0x55AA）：

再之后是通用的模塊。以QEMU中的FSP對應(yīng)的fdf文件為例：

#
# FSP header
#
INF  RuleOverride = FSPHEADER   $(FSP_PACKAGE)/FspHeader/FspHeader.inf
#
# Project specific configuration data files
#
!ifndef $(CFG_PREBUILD)
FILE RAW = $(FSP_T_UPD_FFS_GUID) {
    SECTION RAW = $(OUTPUT_DIRECTORY)/$(TARGET)_$(TOOL_CHAIN_TAG)/FV/$(FSP_T_UPD_TOOL_GUID).bin
}
!endif
INF RuleOverride = RELOC   IntelFsp2Pkg/FspSecCore/FspSecCoreT.inf

使用

用于Slim Bootloader的FSP需要放到前者指定的目錄，對于QEMU來說對應(yīng)的是Silicon\QemuSocPkg\FspBin，同時FSP對應(yīng)的UPD頭文件也需要放到指定目錄。之后執(zhí)行Slim Bootloader的各個階段都會調(diào)用FSP的API接口，這里一一說明。

Stage1A

Stage1A階段會執(zhí)行FSP中的FspTempRamInit()接口，由于是執(zhí)行階段的早期，這里只有匯編部分的代碼，具體的位置在BootloaderCorePkg\Stage1A\Ia32\SecEntry.nasm，對應(yīng)代碼：

global  ASM_PFX(_ModuleEntryPoint)
ASM_PFX(_ModuleEntryPoint):
        movd    mm0, eax
        ;
        ; Read time stamp
        ;
        rdtsc
        mov     esi, eax
        mov     edi, edx
        ;
        ; Early board hooks
        ;
        mov     esp, EarlyBoardInitRet
        jmp     ASM_PFX(EarlyBoardInit)
EarlyBoardInitRet:
        mov     esp, FspTempRamInitRet
        jmp     ASM_PFX(FspTempRamInit)

這里jmp到BootloaderCorePkg\Library\FspApiLib\Ia32\FspTempRamInit.nasm：

global  ASM_PFX(FspTempRamInit)
ASM_PFX(FspTempRamInit):
        ;
        ; This hook is called to initialize temporay RAM
        ; ESI, EDI need to be preserved
        ; ESP contains return address
        ; ECX, EDX return the temprary RAM start and end
        ;
        ;
        ; Get FSP-T base in EAX
        ;
        mov     ebp, esp
        mov     eax, dword [ASM_PFX(PcdGet32(PcdFSPTBase))]
        ;
        ; Find the fsp info header
        ; Jump to TempRamInit API
        ;
        add     eax, dword [eax + 094h + FSP_HEADER_TEMPRAMINIT_OFFSET]
        mov     esp, TempRamInitStack
        jmp     eax
TempRamInitDone:
        mov     esp, ebp
        jmp     esp

FSP中的FspTempRamInit()真正的入口是PcdGet32(PcdFSPTBase)+ 094h + FSP_HEADER_TEMPRAMINIT_OFFSET，PcdFSPTBase的值是：

gPlatformModuleTokenSpaceGuid.PcdFSPTBase | $(FSP_T_BASE)

FSP_T_BASE表示的是FSP-T.bin的開始位置，094h在前面也已經(jīng)介紹過，其前面的內(nèi)容是FV Header，該地址開始是FSP Header，而FSP_HEADER_TEMPRAMINIT_OFFSET是FSP Header的偏移，該位置對應(yīng)成員是TempRamInitEntryOffset，到這里就對應(yīng)起來了，FspTempRamInit()即是該位置的值。

不過對于FSP_T_BASE的值，它是FSP-T放到系統(tǒng)內(nèi)存中位置的地址，可以在BootloaderCorePkg\Platform.dsc中找到：

DEFINE FSP_T_BASE = 0xFFFF0000

這個值也跟SBL二進制產(chǎn)生關(guān)系：

Flash Map Information: +------------------------------------------------------------------------+ | FLASH MAP | | (RomSize = 0x00721000) | +------------------------------------------------------------------------+ | NAME | OFFSET (BASE) | SIZE | FLAGS | +----------+------------------------+------------+-----------------------+ +------------------------------------------------------------------------+ | TOP SWAP A | +------------------------------------------------------------------------+ | SG1A | 0x711000(0xFFFF0000) | 0x010000 | Uncompressed, TS_A | +------------------------------------------------------------------------+ | TOP SWAP B | +------------------------------------------------------------------------+ | SG1A | 0x701000(0xFFFE0000) | 0x010000 | Uncompressed, TS_B | +------------------------------------------------------------------------+ | REDUNDANT A | +------------------------------------------------------------------------+ | KEYH | 0x700000(0xFFFDF000) | 0x001000 | Uncompressed, R_A | | CNFG | 0x6ff000(0xFFFDE000) | 0x001000 | Uncompressed, R_A | | FWUP | 0x6e7000(0xFFFC6000) | 0x018000 | Compressed , R_A | | SG1B | 0x6b7000(0xFFF96000) | 0x030000 | Compressed , R_A | | SG02 | 0x69f000(0xFFF7E000) | 0x018000 | Compressed , R_A | | EMTY | 0x681000(0xFFF60000) | 0x01e000 | Uncompressed, R_A | +------------------------------------------------------------------------+ | REDUNDANT B | +------------------------------------------------------------------------+ | KEYH | 0x680000(0xFFF5F000) | 0x001000 | Uncompressed, R_B | | CNFG | 0x67f000(0xFFF5E000) | 0x001000 | Uncompressed, R_B | | FWUP | 0x667000(0xFFF46000) | 0x018000 | Compressed , R_B | | SG1B | 0x637000(0xFFF16000) | 0x030000 | Compressed , R_B | | SG02 | 0x61f000(0xFFEFE000) | 0x018000 | Compressed , R_B | | EMTY | 0x601000(0xFFEE0000) | 0x01e000 | Uncompressed, R_B | +------------------------------------------------------------------------+ | NON REDUNDANT | +------------------------------------------------------------------------+ | PTES | 0x600000(0xFFEDF000) | 0x001000 | Uncompressed, NR | | IPFW | 0x5f0000(0xFFECF000) | 0x010000 | Uncompressed, NR | | EPLD | 0x3e3000(0xFFCC2000) | 0x20d000 | Uncompressed, NR | | PYLD | 0x2e3000(0xFFBC2000) | 0x100000 | Compressed , NR | | VARS | 0x2e1000(0xFFBC0000) | 0x002000 | Uncompressed, NR | | EMTY | 0x001000(0xFF8E0000) | 0x2e0000 | Uncompressed, NR | +------------------------------------------------------------------------+ | NON VOLATILE | +------------------------------------------------------------------------+ | RSVD | 0x000000(0xFF8DF000) | 0x001000 | Uncompressed, NV | +----------+------------------------+------------+-----------------------+Flash Map Information:
        +------------------------------------------------------------------------+
        |                              FLASH  MAP                                |
        |                         (RomSize = 0x00721000)                         |
        +------------------------------------------------------------------------+
        |   NAME   |     OFFSET  (BASE)     |    SIZE    |         FLAGS         |
        +----------+------------------------+------------+-----------------------+
        +------------------------------------------------------------------------+
        |                               TOP SWAP A                               |
        +------------------------------------------------------------------------+
        |   SG1A   |  0x711000(0xFFFF0000)  |  0x010000  |  Uncompressed, TS_A   |
        +------------------------------------------------------------------------+
        |                               TOP SWAP B                               |
        +------------------------------------------------------------------------+
        |   SG1A   |  0x701000(0xFFFE0000)  |  0x010000  |  Uncompressed, TS_B   |
        +------------------------------------------------------------------------+
        |                              REDUNDANT A                               |
        +------------------------------------------------------------------------+
        |   KEYH   |  0x700000(0xFFFDF000)  |  0x001000  |  Uncompressed, R_A    |
        |   CNFG   |  0x6ff000(0xFFFDE000)  |  0x001000  |  Uncompressed, R_A    |
        |   FWUP   |  0x6e7000(0xFFFC6000)  |  0x018000  |  Compressed  , R_A    |
        |   SG1B   |  0x6b7000(0xFFF96000)  |  0x030000  |  Compressed  , R_A    |
        |   SG02   |  0x69f000(0xFFF7E000)  |  0x018000  |  Compressed  , R_A    |
        |   EMTY   |  0x681000(0xFFF60000)  |  0x01e000  |  Uncompressed, R_A    |
        +------------------------------------------------------------------------+
        |                              REDUNDANT B                               |
        +------------------------------------------------------------------------+
        |   KEYH   |  0x680000(0xFFF5F000)  |  0x001000  |  Uncompressed, R_B    |
        |   CNFG   |  0x67f000(0xFFF5E000)  |  0x001000  |  Uncompressed, R_B    |
        |   FWUP   |  0x667000(0xFFF46000)  |  0x018000  |  Compressed  , R_B    |
        |   SG1B   |  0x637000(0xFFF16000)  |  0x030000  |  Compressed  , R_B    |
        |   SG02   |  0x61f000(0xFFEFE000)  |  0x018000  |  Compressed  , R_B    |
        |   EMTY   |  0x601000(0xFFEE0000)  |  0x01e000  |  Uncompressed, R_B    |
        +------------------------------------------------------------------------+
        |                             NON REDUNDANT                              |
        +------------------------------------------------------------------------+
        |   PTES   |  0x600000(0xFFEDF000)  |  0x001000  |  Uncompressed,  NR    |
        |   IPFW   |  0x5f0000(0xFFECF000)  |  0x010000  |  Uncompressed,  NR    |
        |   EPLD   |  0x3e3000(0xFFCC2000)  |  0x20d000  |  Uncompressed,  NR    |
        |   PYLD   |  0x2e3000(0xFFBC2000)  |  0x100000  |  Compressed  ,  NR    |
        |   VARS   |  0x2e1000(0xFFBC0000)  |  0x002000  |  Uncompressed,  NR    |
        |   EMTY   |  0x001000(0xFF8E0000)  |  0x2e0000  |  Uncompressed,  NR    |
        +------------------------------------------------------------------------+
        |                              NON VOLATILE                              |
        +------------------------------------------------------------------------+
        |   RSVD   |  0x000000(0xFF8DF000)  |  0x001000  |  Uncompressed,  NV    |
        +----------+------------------------+------------+-----------------------+

由于SBL會放到4G以下的空間，而FSP-T.Fv放在了SG1A中，大小是0x10000，所以位置就是0xFFFF0000。通過下述命令能夠更清楚的看出來：

F:\Gitee\sbl>BootloaderCorePkg\Tools\IfwiUtility.py view -i Outputs\qemu\SlimBootloader.bin
IFWI                     [O:0x00000000  L:0x00721000]
  BIOS                   [O:0x00000000  L:0x00721000]
    NVS                  [O:0x00000000  L:0x00001000]
      RSVD               [O:0x00000000  L:0x00001000]
    NRD                  [O:0x00001000  L:0x00600000]
      EMTY               [O:0x00001000  L:0x002E0000]
      VARS               [O:0x002E1000  L:0x00002000]
      PYLD               [O:0x002E3000  L:0x00100000]
      EPLD               [O:0x003E3000  L:0x0020D000]
      IPFW               [O:0x005F0000  L:0x00010000]
      PTES               [O:0x00600000  L:0x00001000]
    RD1                  [O:0x00601000  L:0x00080000]
      EMTY               [O:0x00601000  L:0x0001E000]
      SG02               [O:0x0061F000  L:0x00018000]
      SG1B               [O:0x00637000  L:0x00030000]
      FWUP               [O:0x00667000  L:0x00018000]
      CNFG               [O:0x0067F000  L:0x00001000]
      KEYH               [O:0x00680000  L:0x00001000]
    RD0                  [O:0x00681000  L:0x00080000]
      EMTY               [O:0x00681000  L:0x0001E000]
      SG02               [O:0x0069F000  L:0x00018000]
      SG1B               [O:0x006B7000  L:0x00030000]
      FWUP               [O:0x006E7000  L:0x00018000]
      CNFG               [O:0x006FF000  L:0x00001000]
      KEYH               [O:0x00700000  L:0x00001000]
    TS1                  [O:0x00701000  L:0x00010000]
      SG1A               [O:0x00701000  L:0x00010000]
    TS0                  [O:0x00711000  L:0x00010000]
      SG1A               [O:0x00711000  L:0x00010000] ---- 這里的最后就是0x100000000的位置

SBL二進制和FSP-T.bin的對應(yīng)關(guān)系：

最終可以查看到PcdGet32(PcdFSPTBase)+ 094h + FSP_HEADER_TEMPRAMINIT_OFFSET處的值是0x473（位于0x7110C4），這也跟編譯FSP時的Patch對應(yīng)：

Patched offset 0x000370C4:[00000000] with value 0x00000473 # TempRamInit API

從上圖可以看到該位置的值是EB 0B 90 90 90等等，可以確定這些就是代碼了，但是它對應(yīng)到的是哪個模塊呢？其實可以從QemuFspPkg\QemuFspPkg.fdf中找到答案：

[FV.FSP-T]
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
FvNameGuid         = 52F1AFB6-78A6-448f-8274-F370549AC5D0
#
# FSP header
#
INF  RuleOverride = FSPHEADER   $(FSP_PACKAGE)/FspHeader/FspHeader.inf
#
# Project specific configuration data files
#
!ifndef $(CFG_PREBUILD)
FILE RAW = $(FSP_T_UPD_FFS_GUID) {
    SECTION RAW = $(OUTPUT_DIRECTORY)/$(TARGET)_$(TOOL_CHAIN_TAG)/FV/$(FSP_T_UPD_TOOL_GUID).bin
}
!endif
INF RuleOverride = RELOC   IntelFsp2Pkg/FspSecCore/FspSecCoreT.inf

根據(jù)前面的介紹，F(xiàn)spHeader.inf是FSP Header，$(FSP_T_UPD_TOOL_GUID).bin是UPD配置文件，那么FspSecCoreT.inf就應(yīng)該是包含FspTempRamInit()函數(shù)代碼的模塊了。

這里直接找對應(yīng)的模塊，它被編譯成一個二進制FspSecCoreT.efi，efi文件符合的是《Microsoft Portable Executable and Common Object File Format Specification》（后稱Spec）規(guī)范。文檔可以點擊下載。在這個文檔中描述了efi二進制頭部的格式如下：

通過它可以找到真正的代碼入口位置，不過也不需要一一計算，可以通過對應(yīng)的map文件（這里就是Build\QemuFspPkg\DEBUG_VS2019\IA32\IntelFsp2Pkg\FspSecCore\FspSecCoreT\DEBUG\FspSecCoreT.map）找到需要的入口：

  Address         Publics by Value              Rva+Base       Lib:Object
 0001:000001fb       _TempRamInitApi            0000041b     FspSecCoreT:FspApiEntryT.obj

可以看到地址是0000041b，查看FspSecCoreT.efi二進制：

可以看到數(shù)據(jù)已經(jīng)對應(yīng)上了。再進一步分析這些數(shù)據(jù)的話，會發(fā)現(xiàn)EB實際上是一個跳轉(zhuǎn)指令（注意之類是16位的代碼，所以是近跳轉(zhuǎn)），可以參考《64-ia-32-architectures-software-developer-instruction-set-reference-manual.pdf》中的“JMP—Jump”章節(jié)：

cb表示的是跳轉(zhuǎn)偏移，這里的值是0xB，對應(yīng)的代碼在IntelFsp2Pkg\FspSecCore\Ia32\SaveRestoreSseNasm.inc：

%macro ENABLE_SSE   0
            ;
            ; Initialize floating point units
            ;
            jmp     NextAddress
align 4 	; 需要4字節(jié)對齊，所以后面補充了90，表示的是nop指令，總共3個字節(jié)
            ;
            ; Float control word initial value:
            ; all exceptions masked, double-precision, round-to-nearest
            ;
FpuControlWord       DW      027Fh	; 占據(jù)2個字節(jié)
            ;
            ; Multimedia-extensions control word:
            ; all exceptions masked, round-to-nearest, flush to zero for masked underflow
            ;
MmxControlWord       DD      01F80h	; 占據(jù)2個字節(jié)
SseError:
            ;
            ; Processor has to support SSE
            ;
            jmp     SseError	; 對應(yīng)的機器碼是EB FE，因為是循環(huán)執(zhí)行，相當(dāng)于跳轉(zhuǎn)回去執(zhí)行同一條命令，而該命令是2個字節(jié)，所以就是-2，等于0xFE
NextAddress:	; 理論上到這里只有9個字節(jié)，但是代碼中跳轉(zhuǎn)了0xB，也就是有11個字節(jié)，多出來的2個字節(jié)用0補上了，應(yīng)該也是為了4字節(jié)對齊

到這里整個調(diào)用流程就完整了。

Stage1B

本階段SBL會調(diào)用FSP中的FspMemoryInit()，對應(yīng)的代碼在BootloaderCorePkg\Stage1B\Stage1B.c：

  // Initialize memory
  HobList = NULL;
  DEBUG ((DEBUG_INIT, "Memory Init\n"));
  AddMeasurePoint (0x2020);
  Status = CallFspMemoryInit (PCD_GET32_WITH_ADJUST (PcdFSPMBase), &HobList);
  AddMeasurePoint (0x2030);

CallFspMemoryInit()執(zhí)行的最重要的代碼如下：

  FspMemoryInit = (FSP_MEMORY_INIT)(UINTN)(FspHeader->ImageBase + \
                                           FspHeader->FspMemoryInitEntryOffset);
  Status = FspMemoryInit (&FspmUpd, HobList);

從這里可以看到這就是一個跳轉(zhuǎn)的動作，而跳轉(zhuǎn)的位置就是FSP_INFO_HEADER中的成員FspMemoryInitEntryOffset，這個在前面已經(jīng)說明過。

FSP中對應(yīng)的模塊主要有：

#
# It is important to keep the proper order for these PEIMs
# for this implementation
#
INF RuleOverride = RELOC   IntelFsp2Pkg/FspSecCore/FspSecCoreM.inf
INF MdeModulePkg/Core/Pei/PeiMain.inf
INF MdeModulePkg/Universal/PCD/Pei/Pcd.inf
#
# Project specific PEIMs
#
INF $(FSP_PACKAGE)/FspmInit/FspmInit.inf

FspSecCoreM.inf可以認為是一個偽SEC代碼，主要的目的就是為了進入之后的PEI階段，即PeiMain.inf，它跟UEFI中的PEI沒有本質(zhì)的區(qū)別，不過能夠Dispatch的模塊僅有后面的兩個，Pcd.inf只是功能模塊在這里并不重要，而FspmInit.inf就是內(nèi)存初始化的主體。下面會簡單介紹其中的主要模塊。

FspSecCoreM.inf對應(yīng)的入口：

;----------------------------------------------------------------------------
; FspMemoryInit API
;
; This FSP API is called after TempRamInit and initializes the memory.
;
;----------------------------------------------------------------------------
global ASM_PFX(FspMemoryInitApi)
ASM_PFX(FspMemoryInitApi):
  mov    eax,  3 ; FSP_API_INDEX.FspMemoryInitApiIndex
  jmp    ASM_PFX(FspApiCommon)

對應(yīng)的調(diào)用路徑：

調(diào)用路徑中大部分是匯編，不過有幾個是C函數(shù)，因為在Stage1A中已經(jīng)可以使用C函數(shù)了。SecStartup()位于UefiCpuPkg\SecCore\SecMain.c，是SEC的C函數(shù)入口，之后轉(zhuǎn)入執(zhí)行PeiMain，這個PEI階段Dispatch的模塊主要是FspmInit.inf，它完成真正的內(nèi)存初始化操作。

FspmInit.inf模塊中完成內(nèi)存初始化的代碼這里不多做介紹，因為真正的Intel平臺中的代碼要復(fù)雜的多，這里只是虛擬機的內(nèi)存初始化，本身的意義不大，不過需要注意的是其中的某些代碼：

EFI_PEI_NOTIFY_DESCRIPTOR mMemoryDiscoveredNotifyList = {
  (EFI_PEI_PPI_DESCRIPTOR_NOTIFY_DISPATCH | EFI_PEI_PPI_DESCRIPTOR_TERMINATE_LIST),
  &gEfiPeiMemoryDiscoveredPpiGuid,
  MemoryDiscoveredPpiNotifyCallback
};
//
// Now that all of the pre-permanent memory activities have
// been taken care of, post a call-back for the permanent-memory
// resident services, such as HOB construction.
// PEI Core will switch stack after this PEIM exit.  After that the MTRR
// can be set.
//
Status = PeiServicesNotifyPpi (&mMemoryDiscoveredNotifyList);

這個操作在gEfiPeiMemoryDiscoveredPpiGuid被安裝后被調(diào)用，而安裝動作在PeiCore()中完成：

    //
    // Alert any listeners that there is permanent memory available
    //
    PERF_INMODULE_BEGIN ("DisMem");
    Status = PeiServicesInstallPpi (&mMemoryDiscoveredPpi);

gEfiPeiMemoryDiscoveredPpiGuid對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)有很多個，這里關(guān)注的是FspmInit.inf模塊中的。原因是這里有兩層的跳轉(zhuǎn)，其中有如下的代碼：

EFI_STATUS
EFIAPI
MemoryDiscoveredPpiNotifyCallback (
  IN EFI_PEI_SERVICES           **PeiServices,
  IN EFI_PEI_NOTIFY_DESCRIPTOR  *NotifyDescriptor,
  IN VOID                       *Ppi
  )
{
  //
  // Migrate FSP-M UPD data before destroying CAR
  //
  MigrateFspmUpdData ();
  //
  // Give control back after MemoryInitApi
  //
  FspMemoryInitDone (HobListPtr);
  if (GetFspApiCallingIndex() == TempRamExitApiIndex) {
    DEBUG ((DEBUG_INFO | DEBUG_INIT, "Memory Discovered Notify completed ...\n"));
    //
    // Give control back after TempRamExitApi
    //
    FspTempRamExitDone ();
  }
}

這里的FspMemoryInitDone()執(zhí)行之后，CPU又會跳轉(zhuǎn)到SBL代碼中去執(zhí)行，直到SBL中再次調(diào)用FSP中的TempRamExit()這個API，對應(yīng)SBL中的代碼：

Status = CallFspTempRamExit (PCD_GET32_WITH_ADJUST (PcdFSPMBase), NULL);

然后會再次開始執(zhí)行FspMemoryInitDone()之后的代碼，直到FspTempRamExitDone()退出。

Stage1B中調(diào)用的兩個API到這里就都介紹完畢了。

Stage2

本階段SBL會調(diào)用FSP中FspSiliconInit()，對應(yīng)的代碼在BootloaderCorePkg\Stage2\Stage2.c：

  DEBUG ((DEBUG_INIT, "Silicon Init\n"));
  AddMeasurePoint (0x3020);
  Status = CallFspSiliconInit ();
  AddMeasurePoint (0x3030);
  FspResetHandler (Status);
  ASSERT_EFI_ERROR (Status);

跟Stage1B中調(diào)用FSP中的API一樣，這里也是一個跳轉(zhuǎn)：

  FspSiliconInit = (FSP_SILICON_INIT)(UINTN)(FspHeader->ImageBase + \
                                             FspHeader->FspSiliconInitEntryOffset)
  Status = FspSiliconInit (FspsUpdptr);

對應(yīng)的FSP-S的執(zhí)行過程跟FSP-M差不多，也有一個偽SEC模塊，對應(yīng)的模塊如下所示：

#
# It is important to keep the proper order for these PEIMs
# for this implementation
#
INF RuleOverride = RELOC   IntelFsp2Pkg/FspSecCore/FspSecCoreS.inf
INF MdeModulePkg/Core/DxeIplPeim/DxeIpl.inf
INF RuleOverride = PE32  $(FSP_PACKAGE)/FspsInit/FspsInit.inf
INF RuleOverride = PE32  $(FSP_PACKAGE)/QemuVideo/QemuVideo.inf
INF RuleOverride = PE32    IntelFsp2Pkg/FspNotifyPhase/FspNotifyPhasePeim.inf

不過實際上，當(dāng)調(diào)用FspSiliconInit()之后，代碼還是從Stage1B中的FSP退出的位置開始執(zhí)行的，即QemuFspPkg\FspmInit\FspmInit.c中的FspTempRamExitDone ()之后開始執(zhí)行代碼，其對應(yīng)的函數(shù)是ReportAndInstallNewFv ()，也就是說，Stage2調(diào)用FSP-S之后，還是從PeiMain開始執(zhí)行，當(dāng)前述的函數(shù)安裝了FV之后，就又開始Dispatch，完成上述模塊的執(zhí)行。

Stage2還是調(diào)用FSP中的NotifyPhase()，對應(yīng)SBL中的代碼：

EFI_STATUS
EFIAPI
CallFspNotifyPhase (
  FSP_INIT_PHASE  Phase
  )
{
  FSP_INFO_HEADER            *FspHeader;
  FSP_NOTIFY_PHASE            NotifyPhase;
  NOTIFY_PHASE_PARAMS         NotifyPhaseParams;
  EFI_STATUS                  Status;
  FspHeader = (FSP_INFO_HEADER *)(UINTN)(PcdGet32 (PcdFSPSBase) + FSP_INFO_HEADER_OFF);
  ASSERT (FspHeader->Signature == FSP_INFO_HEADER_SIGNATURE);
  ASSERT (FspHeader->ImageBase == PcdGet32 (PcdFSPSBase));
  if (FspHeader->NotifyPhaseEntryOffset == 0) {
    return EFI_UNSUPPORTED;
  }
  NotifyPhase = (FSP_NOTIFY_PHASE)(UINTN)(FspHeader->ImageBase +
                                          FspHeader->NotifyPhaseEntryOffset);
  NotifyPhaseParams.Phase = Phase;
  DEBUG ((DEBUG_INFO, "Call FspNotifyPhase(%02X) ... ", Phase));
  if (IS_X64) {
    Status = Execute32BitCode ((UINTN)NotifyPhase, (UINTN)&NotifyPhaseParams, (UINTN)0, FALSE);
    Status = (UINTN)LShiftU64 (Status & ((UINTN)MAX_INT32 + 1), 32) | (Status & MAX_INT32);
  } else {
    Status = NotifyPhase (&NotifyPhaseParams);
  }
  DEBUG ((DEBUG_INFO, "%r\n", Status));
  return Status;
}

可以看到也只是一個簡單的跳轉(zhuǎn)。這里的參數(shù)FSP_INIT_PHASE對應(yīng)的值：

///
/// Enumeration of FSP_INIT_PHASE for NOTIFY_PHASE.
///
typedef enum {
  ///
  /// This stage is notified when the bootloader completes the
  /// PCI enumeration and the resource allocation for the
  /// PCI devices is complete.
  ///
  EnumInitPhaseAfterPciEnumeration = 0x20,
  ///
  /// This stage is notified just before the bootloader hand-off
  /// to the OS loader.
  ///
  EnumInitPhaseReadyToBoot         = 0x40,
  ///
  /// This stage is notified just before the firmware/Preboot
  /// environment transfers management of all system resources
  /// to the OS or next level execution environment.
  ///
  EnumInitPhaseEndOfFirmware       = 0xF0
} FSP_INIT_PHASE;

標明了調(diào)用NotifyPhase()的具體位置。

以上就是UEFI開發(fā)實戰(zhàn)SlimBootloader中調(diào)用FSP的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于UEFI開發(fā)SlimBootloader調(diào)用FSP的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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