Hello World z EDK II - Pierwsze kroki z UEFI

UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) zastąpiło stary BIOS i stało się standardem firmware w dzisiejszych komputerach.

Ale jak stworzyć własną aplikację UEFI? 😃

Zaczynajmy!

Czym jest EDK II?

EDK II (EFI Development Kit II) to oficjalna implementacja referencyjna UEFI od projektu TianoCore. Jest to open source’owy projekt, w którym główną rolę odgrywają Intel, HP i Microsoft. EDK II dostarcza kompletne środowisko do tworzenia firmware UEFI - od prostych aplikacji po złożone bootloadery i sterowniki.

EDK II stał się de facto standardem do rozwoju firmware UEFI - jeśli chcesz tworzyć oprogramowanie na poziomie firmware, to właśnie od tego powinieneś zacząć.

Komponenty EDK II:

• BaseTools - narzędzia do budowania (kompilator, linker)
• MdeModulePkg - podstawowe moduły i przykłady (w tym HelloWorld)
• OvmfPkg - Open Virtual Machine Firmware dla QEMU
• UEFI Shell - powłoka do testowania aplikacji

Moje środowisko

Buduję na systemie x86_64 i używam Fedora 43.

Pobieranie EDK II i przygotowanie środowiska

Mamy kilka opcji, jak korzystać z EDK II. Tutaj użyjemy kontenera przygotowanego przez TianoCore.

• https://github.com/tianocore/tianocore.github.io/wiki/How-to-Develop-With-Containers

docker pull ghcr.io/tianocore/containers/ubuntu-22-dev:34f8c50

docker run -it \
       -v "${HOME}":"${HOME}" -e EDK2_DOCKER_USER_HOME="${HOME}" \
       ghcr.io/tianocore/containers/ubuntu-22-dev:34f8c50 /bin/bash

W kontenerze pobierzemy projekt i przygotujemy sobie środowisko do pracy. Musisz uruchamiać . ./edksetup.sh w każdym nowym terminalu! Skrypt ustawia zmienne środowiskowe i dodaje narzędzia do PATH.

cd ${HOME}/path/to/project

git clone https://github.com/tianocore/edk2

cd edk2
git checkout edk2-stable202511
git submodule update --init

make -C BaseTools
. edksetup.sh

Najpierw zbudujemy OVMF. Będziemy ją potrzebować do uruchomienia naszej aplikacji UEFI w QEMU. OVMF (Open Virtual Machine Firmware) to implementacja UEFI specjalnie dla QEMU. Pozwala testować aplikacje i firmware UEFI bez potrzeby prawdziwego sprzętu. Alternatywnie możemy pobrać ovmf przez menadżera paczek na hoście. Praktycznie wszystkie dystrybucje Linuxowe udostępniają tę paczkę (ovmf lub edk2-ovmf).

Możemy budować za pomocą komendy build lub stuart_*. stuart jest wyższej poziomową komendą i polecany do budowy platform i puszczania testów. Warto wspomnieć, że kod na inne platformy jest przechowywany oddzielnie (edk2-platforms). Jedynie wirtualne platformy są w repozytorium edk2.

• https://github.com/tianocore/tianocore.github.io/wiki/How-to-Build-With-Stuart

$ stuart_setup -c OvmfPkg/PlatformCI/PlatformBuild.py TOOL_CHAIN_TAG=GCC5
SECTION - Init Self Describing Environment
SECTION - Loading Plugins
SECTION - Start Invocable Tool
PROGRESS - ## Resolving Git Submodule: CryptoPkg/Library/OpensslLib/openssl
PROGRESS - ## Done.
...
SECTION - Summary
PROGRESS - Success

$ stuart_update -c OvmfPkg/PlatformCI/PlatformBuild.py TOOL_CHAIN_TAG=GCC5
SECTION - Init Self Describing Environment
SECTION - Loading Plugins
SECTION - Start Invocable Tool
SECTION - Initial update of environment
Updating.. Done
SECTION -       Updated/Verified 2 dependencies
SECTION - Second pass update of environment
Updating. Done
SECTION -       Updated/Verified 2 dependencies
SECTION - Summary
PROGRESS - Success

$ stuart_build -c OvmfPkg/PlatformCI/PlatformBuild.py TOOL_CHAIN_TAG=GCC5
...
INFO - ------------------------------------------------
INFO - --------------Cmd Output Finished---------------
INFO - --------- Running Time (mm:ss): 04:13 ----------
INFO - ----------- Return Code: 0x00000000 ------------
INFO - ------------------------------------------------
PROGRESS - Running Post Build
INFO - Writing BuildToolsReports to /home/fabbio/devel/uefi/hello_world/edk2/Build/OvmfX64/DEBUG_GCC5/BUILD_TOOLS_REPORT
DEBUG - Plugin Success: Build Tools Report Generator
DEBUG - Plugin Success: Debug Macro Check Plugin
DEBUG - Plugin Success: Linux GCC Tool Chain Support
PROGRESS - End time: 2026-01-17 18:38:22.612291  Total time Elapsed: 0:04:13
SECTION - Log file is located at: /home/fabbio/devel/uefi/hello_world/edk2/Build/BUILDLOG_OvmfPkg.txt
SECTION - Summary
PROGRESS - Success

Plik będzie dostępny pod Build/OvmfX64/DEBUG_GCC5/FV/OVMF.fd.

Następnie przygotujemy aplikację UEFI.

Do tego edytujemy plik MdeModulePkg/Application/HelloWorld/HelloWorld.c i wprowadzamy trzy zmiany.

diff --git a/MdeModulePkg/Application/HelloWorld/HelloWorld.c b/MdeModulePkg/Application/HelloWorld/HelloWorld.c
index ab581c040c..fdb5121f00 100644
--- a/MdeModulePkg/Application/HelloWorld/HelloWorld.c
+++ b/MdeModulePkg/Application/HelloWorld/HelloWorld.c
@@ -10,6 +10,7 @@
 #include <Uefi.h>
 #include <Library/PcdLib.h>
 #include <Library/UefiLib.h>
+#include <Library/UefiBootServicesTableLib.h>
 #include <Library/UefiApplicationEntryPoint.h>
 
 //
@@ -43,7 +44,7 @@ UefiMain (
   UINT32  Index;
 
   Index = 0;
-
+  Print(L"My custom UEFI message!\n");
   //
   // Three PCD type (FeatureFlag, UINT32 and String) are used as the sample.
   //
@@ -55,6 +56,7 @@ UefiMain (
       Print ((CHAR16 *)PcdGetPtr (PcdHelloWorldPrintString));
     }
   }
+  gBS->Stall(5000000); // 5s
 
   return EFI_SUCCESS;
 } 

Wyjaśnienie:

• UefiMain: to entry point aplikacji UEFI (odpowiednik main() w standardowym C)
• Print(): funkcja do wyświetlania tekstu (prefiks L"" oznacza wide string)
• EFI_SUCCESS: kod zwrotny oznaczający sukces w UEFI
• ImageHandle i SystemTable: parametry przekazywane przez UEFI do każdej aplikacji

Aby skompilować jedną paczkę z modułu MdeModulePkg, nie możemy wykorzystać komendy stuart. Tutaj zastosujemy build.

$ build -a X64 -t GCC5 \
  -p MdeModulePkg/MdeModulePkg.dsc \
  -m MdeModulePkg/Application/HelloWorld/HelloWorld.inf
...
- Done -
Build end time: 18:39:38, Jan.17 2026
Build total time: 00:00:11

Plik efi będzie pod Build/MdeModule/DEBUG_GCC5/X64/HelloWorld.efi.

Teraz przejdziemy na hosta i przygotujemy system plików. UEFI szuka domyślnego bootloadera w ścieżce EFI/BOOT/BOOTX64.EFI (dla architektury x64). Kopiujemy naszą aplikację pod tą nazwą, żeby UEFI automatycznie ją uruchomiło przy starcie. Aby nie tworzyć i formatować partycje FAT32, użyjemy funkcjonalności Qemu, żeby emulować partycje.

cd ${HOME}/<path/to/project>/edk2
mkdir -p /tmp/efi-boot/EFI/BOOT

# Copy your EFI app as the default boot application
cp Build/MdeModule/DEBUG_GCC5/X64/HelloWorld.efi \
   /tmp/efi-boot/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI

Jeśli nie mamy zainstalowanego QEMU, to możemy pobrać paczkę qemu-system-x86 lub podobną. Podajemy ścieżkę do pliku OVMF.fd, własnoręcznie zbudowanego lub zainstalowanego 😃, i do systemu plików. Plik OVMF.fd z menadżera paczek znajdziemy pod /usr/share/edk2/ovmf/ lub /usr/share/OVMF/.

qemu-system-x86_64 \
  -bios Build/OvmfX64/DEBUG_GCC5/FV/OVMF.fd \
  -drive file=fat:rw:/tmp/efi-boot,format=raw \
  -net none 

Jeśli wszystko się udało, to zobaczymy naszą wiadomość, podobnie jak na zdjęciu.

Alternatywnie: Ręczne uruchomienie przez UEFI Shell

Możesz też uruchomić UEFI Shell (wybierz EFI Internal Shell) i załadować aplikację ręcznie:

# W QEMU, w UEFI Shell:
Shell> fs0:
FS0:\> ls
...
FS0:\> EFI\BOOT\BOOTX64.EFI
My custom UEFI message!
...

Podsumowanie

W tym artykule zbudowaliśmy pierwszą aplikację UEFI z EDK II! 😎

Najważniejsze punkty:

• EDK II to oficjalny development kit dla UEFI od TianoCore
• OVMF pozwala testować aplikacje UEFI w QEMU bez prawdziwego sprzętu
• Aplikacja Hello World pokazuje podstawową strukturę programu UEFI
• UEFI szuka domyślnego bootloadera w ścieżce EFI/BOOT/BOOTX64.EFI

Teraz znasz podstawy rozwoju firmware UEFI.

Mam nadzieję, że się podobało. Dzięki za przeczytanie!