UEFI Shell脚本开发实战工程 - 第2节

2.1 UEFI Shell 环境概述

UEFI Shell 是一个运行在 UEFI 固件层之上的交互式命令行环境，它提供了访问系统固件、内存、存储设备、网络和启动管理器等底层资源的直接接口。与操作系统中的 Shell（如 Bash、CMD）不同，UEFI Shell 在操作系统加载之前即可运行，是固件开发、系统调试和故障恢复的利器。

2.1.1 Shell 环境的组成

一个完整的 UEFI Shell 环境由以下核心组件构成：

2.2 进入 UEFI Shell 的方法

根据平台固件配置和开发阶段的不同，进入 UEFI Shell 有四种主流方式：

1. 固件内置 Shell：部分 UEFI BIOS 在启动菜单中直接提供 "UEFI Shell" 选项，选择即可进入。
2. 从 U 盘加载 Shell：将 Shell.efi 文件放入 FAT32 格式 U 盘的 \EFI\BOOT\BOOTX64.EFI 位置，从 U 盘引导。
3. 通过 UEFI Shell 2.0 规范：在固件设置中启用 "Shell" 或 "EFI Shell" 支持，重启后按特定热键（如 F2、F12）进入。
4. 使用调试工具链：通过 EDK II 编译生成 Shell.efi，利用串口或 JTAG 加载到目标板内存执行。

2.3 Shell 基本命令与帮助系统

UEFI Shell 的命令体系分为内置命令（built-in）和外部命令（external）。内置命令固化在 Shell.efi 中，外部命令则是独立的 .efi 文件，存放在文件系统或固件卷中。

2.3.1 常用内置命令速查表

2.3.2 帮助系统的使用

UEFI Shell 提供了分层帮助系统，支持三种查询方式：

• 全局帮助：直接输入 help 显示所有可用命令的简要列表。
• 命令详情：help -d <命令名> 显示指定命令的详细说明、参数和示例。
• 语法帮助：help -v <命令名> 显示命令的完整语法树和选项说明。

2.4 Shell 环境架构图

下图展示了 UEFI Shell 在固件层中的位置及其与硬件、固件服务的关系：

2.5 设备映射与文件系统导航

UEFI Shell 使用 映射（Mapping） 机制来标识存储设备。每个设备被分配一个映射名称，格式为 fsX:（文件系统）或 blkX:（块设备），其中 X 从 0 开始编号。

2.5.1 设备映射示例

Shell> map -r
Mapping table
  fs0:   Alias(s): HD1a1b1c:;PciRoot(0x0)/Pci(0x1F,0x2)/Sata(0x0,0xFFFF,0x0)/HD(1,MBR,0x12345678,0x800,0x100000)
  fs1:   Alias(s): HD2a1b1c:;PciRoot(0x0)/Pci(0x1F,0x2)/Sata(0x1,0xFFFF,0x0)/HD(1,GPT,0x87654321,0x1000,0x200000)
  blk0:  Alias(s): ;PciRoot(0x0)/Pci(0x1F,0x2)/Sata(0x0,0xFFFF,0x0)
  blk1:  Alias(s): ;PciRoot(0x0)/Pci(0x1F,0x2)/Sata(0x1,0xFFFF,0x0)

2.5.2 文件系统导航命令

2.6 Shell 环境变量与脚本基础

环境变量在 UEFI Shell 中扮演重要角色，用于存储路径、配置参数和脚本中间结果。变量名不区分大小写，但建议统一使用大写以增强可读性。

2.6.1 环境变量操作

Shell> set                   # 显示所有环境变量
Shell> set MyPath fs0:\EFI   # 设置变量 MyPath = fs0:\EFI
Shell> set -d MyPath         # 删除变量 MyPath
Shell> echo %MyPath%         # 输出变量值，输出: fs0:\EFI
Shell> set -v MyPath         # 显示变量属性（只读/非易失等）

2.6.2 第一个 Shell 脚本

创建一个名为 hello.nsh 的脚本文件，内容如下：

@echo -off
echo "Hello, UEFI Shell!"
echo "Current file system: %cwd%"
echo "System firmware vendor: %firmware_vendor%"
pause

在 Shell 中执行：hello.nsh 或 fs0:\hello.nsh。

2.7 Shell 命令帮助系统使用流程

下图展示了从进入 Shell 到熟练使用帮助系统的典型学习路径：

2.8 本章小结

• UEFI Shell 是运行在固件层的命令行环境，提供硬件访问和系统调试能力。
• 进入 Shell 的方式包括固件内置、U 盘引导、热键进入和调试工具链加载。
• 内置命令约 40 个，涵盖文件操作、设备管理、环境变量和脚本控制。
• 帮助系统支持 help、help -d、help -v 三级查询。
• 设备映射使用 fsX: 和 blkX: 格式，通过 map -r 刷新。
• 环境变量用 set 管理，脚本文件以 .nsh 为扩展名。