BIOS中内嵌硬件资源浏览器的设计与实现

论文摘要

随着数字化家庭的发展,利用计算机控制和管理各种电器设备已成为必然趋势。底层硬件资源的访问作为计算机系统控制的关键,是整个系统开发不可或缺的核心技术。可视化的访问接口、固件实现方法和先于操作系统的硬件访问技术共同实现了计算机底层硬件资源的访问。论文通过对多种计算机底层总线传输协议的研究,提出了一种在BIOS开机自检过程中嵌入固件实现访问计算机底层硬件资源的软件方法。这种方法提供了一种可视化的用户接口,并且实现了计算机开发人员或者最终用户在不需要操作系统的前提下更深层次的访问底层硬件资源:如PCI设备的配置寄存器等。为计算机系统的开发,深入了解底层硬件的工作原理,进而解决设计过程中出现的问题提供了一种新的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 论文章节安排
• 2 BIOS 与相关技术概述
• 2.1 BIOS 的基本概念
• 2.1.1 BIOS 的简介
• 2.1.2 BIOS 的功能
• 2.2 CPU 实模式，保护模式，大实模式的基本介绍
• 2.2.1 实模式的介绍
• 2.2.2 保护模式的介绍
• 2.2.3 大实模式的介绍
• 2.3 PCI 配置寄存器底层访问工作原理
• 2.3.1 PCI 的配置空间
• 2.3.2 PCI 设备的软件访问方式
• 2.4 SMBus 总线协议
• 3 内嵌式硬件资源浏览器的总体方案设计
• 3.1 内嵌式硬件资源浏览器的系统工作原理
• 3.2 内嵌式硬件资源浏览器的系统设计框图
• 3.3 BIOS 内嵌设计技术的可行性分析
• 4 BIOS 中嵌入资源浏览器的方法
• 4.1 BIOS 对硬件设备的初始化
• 4.2 硬件Option ROM 方式在浏览器上的应用
• 4.2.1 浏览器的编程要求
• 4.2.2 浏览器的格式处理
• 4.2.3 浏览器的BIOS 集成
• 4.2.4 浏览器在BIOS 下的加载过程
• 4.3 BIOS 对Option ROM 格式固件的处理方式
• 4.3.1 栏位定义的解析
• 4.3.2 数据表项的应用解析
• 5 用户界面模块和调用模块的实现
• 5.1 用户界面模块的系统框图
• 5.1.1 用户界面模块的实现
• 5.2 调用模块的系统框图
• 5.2.1 调用模块的实现
• 6 主功能模块的实现
• 6.1 主功能模块的系统框图
• 6.2 各个子功能模块的设计实现
• 6.2.1 底层Memory 访问模块的实现
• 6.2.2 底层PCI 设备访问模块的实现
• 6.2.3 底层CPU 关键寄存器访问模块的实现
• 6.2.4 底层SMBus 总线设备访问模块的实现
• 6.2.5 底层CMOS 访问模块的实现
• 7 系统功能测试与实验结果分析
• 7.1 浏览器功能测试的意义
• 7.2 浏览器功能测试流程
• 7.2.1 浏览器的BIOS 嵌入式实现测试
• 7.2.2 用户界面模块测试
• 7.2.3 调用模块测试
• 7.2.4 主功能模块测试
• 7.2.5 浏览器的整合性测试
• 7.2.6 浏览器编程注意事项
• 7.3 实验结果及其对比分析
• 7.3.1 浏览器在BIOS 中的嵌入实现演示
• 7.3.2 浏览器的功能对比分析
• 7.3.3 其他测试结果对比分析
• 7.3.4 浏览器的测试平台选择
• 8 结论
• 参考文献
• 附录[1] 写屏技术的宏定义
• 附录[2] 浏览器主程序PCI 访问实例
• 附录[3] 系统实现测试平台
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录