BIOS開(kāi)發(fā)筆記：CMOS簡(jiǎn)介

簡(jiǎn)介

CMOS原來(lái)指的是一種生產(chǎn)電子電路的工藝，在PC上一般指的是RTC電路單元，因?yàn)樵缙谒怯蛇@種工藝生產(chǎn)出來(lái)的，所以又把RTC稱作了CMOS。

RTC（Real Time Clock）即實(shí)時(shí)時(shí)鐘，用于保存記錄時(shí)間和日期，也可以用來(lái)做定時(shí)開(kāi)機(jī)功能。 RTC靠一組獨(dú)立的電源給它供電，這樣設(shè)計(jì)的目的就是為了不受系統(tǒng)電源的影響，可以保持一直有電，哪怕是在關(guān)機(jī)狀態(tài)下。 當(dāng)然這是理想狀態(tài)下的，因?yàn)闀?huì)有一些不可抗拒的原因，可能會(huì)導(dǎo)致斷電，比如電池電量消耗完。

RTC的供電設(shè)計(jì)有兩種：臺(tái)式機(jī)上使用常見(jiàn)的RTC電池，筆記本上也有使用RTC電池的，但有些為了節(jié)省空間和減低成本，直接共用筆記本電池的電源。 RTC功耗極低，根本不需要憂慮它會(huì)對(duì)對(duì)電池造成大的負(fù)擔(dān)。

要使RTC正常工作，除了電源，還需要一個(gè)32.768KHZ的晶振。 RTC通過(guò)對(duì)晶振所產(chǎn)生的振蕩頻率分頻和累加，得到年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，并將其保存在一段RAM中。

實(shí)時(shí)傳輸單元內(nèi)存

在UEFI問(wèn)世之前，BIOS存儲(chǔ)一些變量（如BIOS SETUP設(shè)置）的方法就是放在RTC RAM中的，只要RTC有電，數(shù)據(jù)就可以一直保存。 如果要恢復(fù)默認(rèn)設(shè)置，或忘記密碼等，便可以通過(guò)拆卸 RTC 電池的辦法來(lái)達(dá)到目的。

至今，“清CMOS”這個(gè)詞還在沿用，雖然目的都是為了恢復(fù)BIOS SETUP初始值，但原理已經(jīng)變了，UEFI中“清CMOS”并不能達(dá)到恢復(fù)默認(rèn)設(shè)置的目的，因?yàn)閿?shù)據(jù)不是存放在CMOS中了，而是BIOS ROM。 那現(xiàn)在的“清CMOS”是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？ 原理就是BIOS啟動(dòng)的時(shí)候去判斷RTC是否掉過(guò)電（如Intel中的RTC_PWR_STS），是的話代碼就執(zhí)行恢復(fù)動(dòng)作。 注意，這里的恢復(fù)是代碼實(shí)現(xiàn)的，而原來(lái)利用的是RTC掉電，數(shù)據(jù)會(huì)清除的原理！

RTC RAM 共有128字節(jié)，前14字節(jié)是有標(biāo)準(zhǔn)定義的，可以用來(lái)控制實(shí)時(shí)時(shí)鐘，而其它字節(jié)對(duì)現(xiàn)在來(lái)說(shuō)都已經(jīng)過(guò)時(shí)了，基本沒(méi)什么用，最多拿來(lái)臨時(shí)存一些數(shù)據(jù)作標(biāo)記。

前14字節(jié)定義（具體需要參照各平臺(tái)芯片設(shè)計(jì)廠商相關(guān)的手冊(cè)）

前面所寫(xiě)的指的是傳統(tǒng)的RTC RAM，后面又有了一個(gè)擴(kuò)展的RTC RAM，它相比傳統(tǒng)的RTC RAM，可使用的寄存器增加到了256個(gè)，不過(guò)也很少用到。。

訪問(wèn)

RTC RAM分為兩部分，第一部分傳統(tǒng)CMOS，只有128字節(jié)，第二部分為擴(kuò)展CMOS，有256字節(jié)，需要分開(kāi)使用70/71或72/73端口訪問(wèn)，每次讀寫(xiě)只支持單字節(jié)操作。 通過(guò)RW查看，如下：

RW中直接可以看到在跳動(dòng)的秒數(shù)，操作系統(tǒng)下的時(shí)間和日期都是從RTC讀出來(lái)的。 如果在OS下更改時(shí)間或日期，RTC中相關(guān)寄存器也會(huì)被變更。

代碼訪問(wèn)CMOS直接使用 IoRead8() 和 IoWrite8() 就可以了，比較簡(jiǎn)單，EDK2中有相關(guān)函數(shù)，如下：

UINT8 
EFIAPI 
CmosRead8 (
  IN UINTN Index  
)
{
  IoWrite8(0x70, (UINT8) Index);
  return IoRead8 (0x71);
 }
 
 UINT8
 EFIAPI
 CmosWrite8 (
  IN UINTN Index,
  IN UINT8 Value  
)
{
  IoWrite8 (0x70, (UINT8) Index);
  IoWrite8 (0x71, Value);
  return Value;
}

定時(shí)開(kāi)機(jī)

定時(shí)開(kāi)機(jī)的叫法有幾種，如RTC Wake Up、RTC Alarm、Wake Up From S5 等，原理就是設(shè)置RTC中幾個(gè)Alarm寄存器，當(dāng)Alarm寄存器的值跟當(dāng)前時(shí)間一樣時(shí)，RTC就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Alarm，如果此時(shí)RTC Alarm Enable有被設(shè)置啟用的話，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)喚醒事件（wake event）喚醒計(jì)算機(jī)，達(dá)到一個(gè)定時(shí)開(kāi)機(jī)的作用。

定時(shí)開(kāi)機(jī)常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景有兩種，一種是在BIOS SETUP做的定時(shí)開(kāi)機(jī)功能，另一種則是由APP設(shè)置的定時(shí)開(kāi)機(jī)，如常用于測(cè)試跑自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)的工具Pwrtest.exe（它是微軟提供的，在SDK中可找到它，由于EWDK包含SDK，所以EWDK也有，用everything搜一下很快可以找到），原理也是在關(guān)機(jī)的時(shí)候設(shè)置了RTC Alarm， 然后不斷重復(fù)這個(gè)動(dòng)作，便實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)的功能。