一种在UEFI BIOS Shell下除错工具的设计与实现

摘要

随着个人计算机的需求量不断增加，计算机设计和制造厂家也不断增加，使得各厂家之间竞争更加激烈，为了加快出货速度，各厂家不断改进研发或维修测试除错时间来加快出货速度。计算机除错工具控制的关键----底层硬件资源的访问是整个计算机系统开发的核心技术。实现计算机底层硬件资源访问共有三个方法，分别是计算机访问端口的简单可操作性、除错工具内嵌BIOS或外部调用的方法和计算机系统在还没进入操作系统前进行硬件的除错技术。
　　本文主要通过对计算机底层硬件设备的访问和BIOS的研究，提出了一种创新的方法，即在计算机开机后在UEFI BIOS Shell环境下进行功能除错的方法，与现存的除错方式相比，它具有下述显著特点：不借助操作系统，进行访问计算机底层硬件资源情况的软件方法。这种方法实现了计算机底层硬件资源在不需要借助任何操作系统的情况下完成信息访问，使用户更加节省系统操作时间：如PCI设备的配置寄存器，键盘控制器，SMBus等，并且提供了一种可视化的用户接口。为更深层次的了解系统硬件的工作原理，开发或调试计算机系统的软硬件或计算机系统硬件问题的解决提供了更加便捷的除错方式，节约了计算机生产测试环节中的时间和外存治具费用，使在 Shell中执行除错提供了一种新的方法，同时，它也将是下一个技术发展趋势，第八章进行与现有方式对比的详细性能分析。

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第一章 引言

1.1 研究背景与意义

1.2 硬件测试除错现状

1.3 论文的主要工作

1.4 论文章节安排

第二章 BIOS的发展历程和技术特点

2.1 BIOS的简介

2.2 UEFI国内外发展趋势和概况

2.3 UEFI的架构分析和设备访问

2.4 UEFI BIOS过程阶段分析

2.5 本章小结

第三章UEFI BIOS Shell中硬件除错方式的需求分析

3.1 Shell中除错工具设计使用性能的可行性分析

3.2 Shell中除错工具设计功能需求的可行性分析

3.3 本章小结

第四章UEFI BIOS Shell中硬件除错方式的总体方案设计

4.1 Shell中硬件除错方式的系统工作原理

4.2 Shell中硬件测试除错工具的系统流程设计

4.3 BIOS下除错工具的加载过程流程

4.4 本章小结

第五章 用户交互和主调用模块的实现

5.1 用户交互模块的逻辑图

5.2 主调用模块的逻辑图

5.3 本章小结

第六章 主功能模块的实现

6.1 主功能模块的系统框图

6.2 各个子功能模块的功能的实现

6.3 本章小结

第七章 UEFI BIOS中内嵌除错工具的实现

7.1 BIOS对计算机硬件设备初始化实现

7.2硬件在Option ROM方式中除错工具的开发使用

7.3实现处理Option ROM固件格式的方法

7.4 本章小结

第八章 系统整体功能检测与结果分析

8.1 除错器功能测试的意义

8.2 除错器的功能测试框图

8.3 除错器实验结果分析

8.4 本章小结

第九章 结论

1．除错工具的通用性

2．增加UEFI网络测试

3．优化用户界面

致谢

参考文献

附录

附录[1] 系统实现测试环境

附录[2] 系统实现测试平台

附录[3] PCI设备除错工具源代码