如何实现 EFI 和 BIOS 的二进制文件

在计算机系统中，EFI（扩展固件接口）和 BIOS（基本输入输出系统）是两个重要的组件，负责在启动计算机时初始化硬件和加载操作系统。而目标是将二进制文件（bin 文件）制作成可启动的 EFI 或 BIOS 文件，这对于了解计算机启动的原理和进行系统开发是非常重要的。

在本篇文章中，我们将会详细讲解如何从头到尾构建一个 EFI bin 和 BIOS 文件。以下是整个流程的步骤概览。

流程概览

步骤 描述 工具/语言
1 安装开发环境 GCC、GNU Make
2 创建源代码 C语言 / 汇编语言
3 编译源代码 GCC、GNU Make
4 生成 EFI 或 BIOS 二进制文件 objcopy
5 测试和调试 QEMU

步骤详细说明

1. 安装开发环境

在开始之前，你必须确保你的开发环境已经搭建好。我们需要安装 GCC 和 GNU Make，以下是按照操作系统不同的下载安装指南：

  • Ubuntu:

    sudo apt update
sudo apt install build-essential

  • Fedora:

    sudo dnf install gcc make

  • Windows: 你可以下载 MinGW 或者 Cygwin，与 WSL（Windows Subsystem for Linux）配合使用。

2. 创建源代码

我们将创建一个简单的 C 语言项目，构建一个可启动的 EFI 和 BIOS 文件。新建一个名为 main.c 的文件，并写入如下代码：

#include <stdio.h>

void main() {
    printf("Hello, EFI/Bios World!\n");
}

这段代码将在系统启动时输出“Hello, EFI/Bios World!”的信息。

3. 编译源代码

需要使用 GNU Make 来编译源代码。创建一个名为 Makefile 的文件，内容如下：

CC=gcc
CFLAGS=-c
TARGET=main.o

all: $(TARGET)

$(TARGET): main.c
    $(CC) $(CFLAGS) main.c -o main.o

这份 Makefile 定义了编译的过程。执行 make 命令来编译项目：

make
  • CC=gcc 指定了使用 GCC 编译器。
  • CFLAGS=-c 表示编译为目标文件而不进行链接。
  • all: $(TARGET) 定义了默认的目标。
  • 每条命令行前面有一个 TAB 字符，表示该行是一个命令。
4. 生成 EFI 或 BIOS 二进制文件

编译完成后，我们接下来需要将生成的目标文件转换成二进制文件。我们将使用 objcopy 工具。

生成 EFI 文件：

objcopy -O binary main.o main.efi
  • -O binary 表示输出为二进制格式。
  • main.o 是输入文件。
  • main.efi 是输出文件。

生成 BIOS 文件（假设需要使用 BIOS 启动时的规范）：

objcopy -O binary main.o main.bin

这是把目标文件 main.o 转换为 main.bin 文件。

5. 测试和调试

我们可以使用 QEMU 模拟器来测试我们的 EFI 和 BIOS binary 文件。首先，安装 QEMU：

  • Ubuntu:

    sudo apt install qemu

  • Fedora:

    sudo dnf install qemu

接下来，可以使用以下命令来启动和测试生成的 EFI 文件：

qemu-system-x86_64 -bios main.efi

或者测试 BIOS 文件：

qemu-system-x86_64 -hda main.bin

总结

通过以上步骤，你应该能够成功生成并运行一个简单的 EFI 或 BIOS 二进制文件。整个过程涵盖了从安装开发环境，到编写源代码，再到编译和测试的整个流程。随着你对开发的理解加深，可以尝试构建更复杂的项目，探索 EFI 和 BIOS 的更深层次功能。

记住，在编程的过程中，务必保持好奇心和学习的热情，逐步解决问题。祝你在计算机系统开发的旅程中一切顺利！