我手上这台ThinkPad X200，宝刀不老，长期以来一直都是我写程序写论文的主力。不过，前主人给它设置了超级管理员密码，由于相隔已久，早已忘了密码。幸好超级密码只锁定BIOS设置，不影响进系统，倒也相安无事。
然而，有密码始终影响我对笔记本的掌控。我尝试像台式机那样，拔掉BIOS电池来清除密码。殊不知，X200是商务笔记本系列，联想早已经做足了防范。结果很惨：每次开机都得输入管理员密码！
最终，我决定，刷coreboot，一劳永逸解决。coreboot是一款自由、开源的系统固件，是BIOS和UEFI的替代。它早已对ThinkPad X200提供完备的支持。何不用它，绕过密码验证，直接引导系统？
准备工具
BIOS刷写需要准备以下工具：
- 一台安装了Linux发行版的电脑
- CH341A土豪金编程器
- SOP-16夹具
既然电脑无法进系统，想要刷BIOS，当然离不开编程器了。我选用的是著名的CH341A土豪金编程器，接下来用到的刷写工具Flashrom为它提供了官方支持。
X200的BIOS芯片是25型，拥有16根引脚，可以直接通过SOP-16夹具来连接编程器。夹具和编程器都可在淘宝购买到。
系统环境方面，选用Linux发行版。通过它来运行Flashrom来刷写BIOS，以及编译coreboot。
值得注意的是，coreboot只提供源代码，不提供已经编译的固件，所以需要自己编译。你也许可以选用网上别人编译好的固件，但它们常常缺少正确的配置，导致功能缺失（例如，无线网卡和蓝牙不能使用）。
编程器连接
编程器的卖家通常会提供完备的资料。由于CH341A编程器可能有不同的外观，配件也可能有不同的组装方式，故应当以资料为准。这里省略。
备份原机BIOS
连接编程器后，首先需要备份原机BIOS ROM。一方面是防止万一，另一方面是coreboot需要使用官方BIOS的组件。
(1) 检测芯片型号
首先运行以下命令，尝试读取BIOS芯片，检测型号，借此检查连接情况：
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若一切正常，执行结果如下。可以看到，编程器已经识别出了芯片：
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输出日志中，不止一个型号被检测出来。后续的操作，我们使用最长串的型号：MX25L6436E/MX25L6445E/MX25L6465E/MX25L6473E/MX25L6473F。
提示： 检测出多型号是正常现象，因为BIOS芯片本身有多种型号定义，仅通过编程器是无法精确识别。
(2) 开始备份
运行以下命令，将整个BIOS ROM备份到文件x200_bios.rom中：
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正常情况下，输出结果如下所示：
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由于传输过程可能存在异常，为保险期间，多备份几次，然后比较各个备份文件（例如，SHA256校验和）。如果完全相同，则说明备份无误。
例如，先备份，然后使用OpenSSL来比较SHA256：
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如果传输无误，则上述文件的SHA256值应当相同，如下：
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准备coreboot源代码
接下来的教程中，假定我们把coreboot的源码目录放在用户主目录下。
(1) 克隆源码
首先，克隆coreboot的代码库：
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如果不小心漏掉了--recursive参数，则同步子模块：
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(2) 准备交叉编译器
coreboot涉及到更底层的系统环境。为了保证coreboot的正常编译，还需要准备交叉编译器。例如，Intel x86_64平台中，一律使用i386的GCC编译器。
首先，安装GCC Ada工具链。
coreboot包含一个显卡驱动：libgfxinit，它可以在Intel平台下初始化集成显卡或核芯显卡，使用Ada语言的子集SPARK编写。要给交叉编译器提供Ada语言的支持，必须先在当前主机上安装GCC Ada工具链。
不同的发行版有不同的包名。在Arch Linux中，使用以下命令安装：
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接下来，就可以让coreboot自动构建交叉编译器，只需运行以下命令：
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构建过程是全自动的，一步到位。
准备BIOS组件
coreboot需要从原机的官方BIOS ROM中提取以下三个组件：
- Flash descriptor，存放闪存芯片的布局信息
- ME Firmware，即Intel Management Engine的固件
- GbE，有线网卡的配置文件
上述组件可以直接使用coreboot提供的ifdtool来自动提取。
(1) 编译ifdtool
进入coreboot源码目录，然后浏览到ifdtool的源码目录，并编译：
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编译完成后，当前目录会多出可执行文件ifdtool。为了方便，可以把它安装到系统中：
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(2) 提取组件
浏览到存放BIOS备份的目录，运行以下命令提取：
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执行结果如下所示：
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此时，当前目录下就会多出几个文件。它们都是提取出的组件，属于BIOS ROM的组成部分。
- flashregion_0_flashdescriptor.bin
- flashregion_1_bios.bin
- flashregion_2_intel_me.bin
- flashregion_3_gbe.bin
- flashregion_4_platform_data.bin
(3) 把组件放入coreboot源码目录中
接下来，我们把提取出的组件放入指定目录中，使coreboot可以识别。
首先，进入coreboot源码目录，然后建立下面的子目录：
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然后，把提取出的以下三个组件改名，放入上述目录中：
| 原名 | 更改的名字 |
|---|---|
flashregion_0_flashdescriptor.bin |
descriptor.bin |
flashregion_2_intel_me.bin |
me.bin |
flashregion_3_gbe.bin |
gbe.bin |
至此，BIOS组件准备完成，可以开始后续的配置了。
配置coreboot
coreboot使用KBuild来配置，编译过Linux内核的开发者应该不会陌生。接下来，我们将配置coreboot，打造出功能完备的体验，不应满足于点亮机器进系统。
基本操作
- 上下移动光标：选择设置项
- Enter：
- 进入子菜单或多选一菜单
- 确认当前选项
- Y/N/空格：勾选（或取消勾选），适用于带有方括号的项目，方括号里出现星号，表示已选中
- 连按两次ESC：返回上一页
(1) 进入配置菜单
进入coreboot源码目录，然后打开配置菜单：
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(2) 设置主板类型
首先，要将coreboot的主板类型设置为ThinkPad X200。
进入一级菜单 【Mainboard（主板）】，然后选择 【Mainboard vendor（主板厂商）】，按Enter进入。在列表中，光标定位到
Lenovo，按空格选中。然后，选择 【Mainboard model（主板型号）】，同样按Enter进入，在列表中，光标定位到
ThinkPad X201 / X201i / X201s / X201t，按空格选中。
选好后，按两次ESC，退回主页面。接下来的步骤都从主页面开始。
(3) 设置BIOS组件
进入一级菜单 【Chipset（芯片组）】，然后勾选 【Add Intel descriptor.bin file（添加英特尔descriptor.bin 文件）】。
此时，列表下方会多出下面两个选项。依次勾选它们：
- 【Add Intel ME/TXE firmware（添加英特尔ME/TXE固件）】
- 【Add gigabit ethernet configuration（添加千兆以太网配置数据）】
其余选项保持默认值。固件的路径默认均指向3rdparty/blobs/mainboard/lenovo/x200这一目录的相应文件，无需修改。
(4) 启用无线网卡支持
一些型号的Intel PCIe无线网卡，如果在ACPI和SMBIOS中缺少数据，则操作系统将无法识别它们。为了保证笔记本上安装的Intel网卡可用，需要在coreboot中提供对它们的支持。
进入一级菜单 【Generic drivers（通用驱动）】 ，勾选最后一项 【Support Intel PCI-e WiFi adapters（英特尔PCIe无线网卡支持）】，即可。
(5) 启用二合一网卡蓝牙支持
有别于笔记本常见的二合一无线网卡，X200采用独立的博通蓝牙适配器，走的是USB通道。但部分用户可能更换了二合一网卡。要想让这类网卡的蓝牙工作，需要开启coreboot的相关支持选项。
进入一级菜单 【Chipset】，选择 【Support bluetooth on wifi cards（为搭载于无线网卡上的蓝牙提供支持）】，按Y勾选即可。
(6) 启用NVRAM存储
coreboot可以把BIOS的参数保存在NVRAM中，这些参数控制着笔记本的各种特性，比如显存大小、无线网卡开关、告警提示音开关等。
但是，coreboot默认并没有开启参数保存的功能，这将导致所有参数在每次开机时还原为默认。并且，还会导致蓝牙指示灯无法点亮。
因此，我们需要手工打开它。具体步骤如下：
进入一级菜单 【General setup（一般配置）】，然后选中 【Option backend to use（要使用的配置项存储后端）】。
回车，然后在列表中，光标定位到 【Use CMOS for configuration values（用CMOS来保存设置值）】，按空格选中，搞定。
(7) 启用显卡支持：libgfxinit与Linear Frame buffer
coreboot首选的显卡支持方案是VGA Option ROM，即VGA BIOS镜像。用户需要获取当前显卡的VGA BIOS，编译时将它集成在coreboot中，每次开机即可利用它来初始化显卡。
如果系统能正常启动，我可以直接在Linux中获取VGA Option ROM。然而，现在X200无法进入系统，再买一台X200也不现实，因此根本没办法获取。
所幸，我还可以使用libgfxinit，这个库可以用来初始化Intel平台的核显与集显，驱动X200的GM45集显不在话下。在它的基础上，再启用Linear Framebuffer功能——建立一个帧缓冲（frame buffer），允许程序直接在coreboot中调用显卡绘图，从而使显卡在系统引导阶段发挥应有效能。
具体步骤如下：
进入一级菜单 【Devices（设备）】，选择【Graphics initialization（图形初始化）】。在选项列表中，光标定位到 【Use libgfxinit（使用libgfxinit）】，按空格确认。
然后，依次进入子菜单 【Display（显示）】➡️ 【Framebuffer mode（帧缓冲模式）】。在选项列表中，光标定位到 【Linear “high-resolution” framebuffer（线性高分辨率帧缓冲）】。
之后，在【Framebuffer mode】子菜单中，会多出以下两个选项，指定为X200显示器的最佳分辨率即可：
【Maximum width in pixels（最大像素宽度）】，指定为
1280【Maximum height in pixels（最大像素高度）】，指定为
800
至此，显卡支持设置完成。
编译coreboot
配置完成后，就可以立刻着手编译：
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**最终编译好的coreboot ROM位于build子目录，文件名为coreboot.rom **。
刷入coreboot并开机测试
连接编程器，运行以下命令，将coreboot刷入BIOS芯片中：
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若一切正常，输出结果将如下所示：
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刷好之后，松开夹具，断开编程器，扣上电池，开机！
上电后，coreboot将初始化硬件，随后启动SeaBIOS——一款开源的BIOS实现。SeaBIOS再引导硬盘上的操作系统。
在X200中，屏幕上出现SeaBIOS的版本号，以及本机的UUID。不一会，本地硬盘上的Grub也成功引导，出现了“Welcome to Grub!”的一样，随后熟悉的Grub菜单出现在眼前。
启动成功！
内部刷写
刷好coreboot之后，尽管放心上好X200的盖子。后续的BIOS更新，无需再使用编程器，仅使用Flashrom就可以完成。
(1) 卸载lpc_ich驱动
通常，获取BIOS芯片状态的命令是flashrom -p internal。但一般情况下，在Arch Linux中运行时，会报错：
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网上的刷写教程，甚至是coreboot的官方文档，都是不会告诉你这个问题的。
所幸，Flashrom的官方文档提供了对策。只需卸载系统的lpc_ich驱动，即可释放对BIOS芯片的访问权限。运行以下命令：
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(2) 备份与刷写
卸载上述驱动后，直接运行Flashrom刷写即可。你既可以备份整颗芯片，也可以只备份BIOS区域而保持ME、GbE等其他部分不变。
例如，刷写刚刚编译好的coreboot:
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以及，备份当前版本的BIOS：
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后续问题：Grub的显示
我在测试coreboot的时候，启动过程中，会卡在“Welcome to Grub!”字样。但没过多久，Grub仍能正常引导Linux。
Grub默认会以图形方式显示菜单，这要求显卡必须初始化图形功能——有别于传统的VGA文字模式。
然而，我的X200只能用libgfxinit初始化。如果不启用Linear Framebuffer，则默认只能使用文字模式，而Grub无法对此作出自适应的处理，所以菜单无法显示。
对此，有两种解决方案：
方案一：将Grub切换到文字模式
进入Linux后，修改/etc/default/grub，取消注释下面这行：
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如果是新版本的GRUB，则取消注释这一行：
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重新生成Grub配置文件：
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重启后，Grub就会以简易的文字来绘制界面，可以顺利使用了。
方案二：启用Linear Framebuffer
使用Linear Framebuffer，就可以保证Grub的图形菜单能正常显示。
但是，Linear Framebuffer不支持缩放，只能点对点显示，这意味着如果输入分辨率小于Linear Framebuffer指定的分辨率，画面就只能靠左上角显示。
并且，Grub也无法获取Linear Framebuffer的最佳分辨率，它一律会用640x480的最低分辨率输出。最终的显示效果很“憋屈”。
所以，我们还需要设置Grub的输出分辨率。打开修改/etc/default/grub，修改参数GRUB_GFXMODE：
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X200的最佳分辨率是1280x800，32位色深。后面的x32可以省略。
修改后，更新Grub配置文件，重启生效，此时Grub能全屏显示了。
参考资料
- Installing coreboot on the Thinkpad X200, X201 and on the ASUS P5Q（如何正确使用Flashrom刷写X200的BIOS）
- coreboot: Board:lenovo/x200（coreboot官方关于X200的文档，其中提到如何正确设置充电阈值）
- How can I do about /dev/men errors?（如何正确使用Flashrom进行内部刷写，解决
/dev/map error的问题） - 这几天在一台ThinkPad X201上刷进了Coreboot （帖主提到使用PhonenixTool来提取VGA BIOS。并且强调，有了
NATIVE_GRAPHICS_INIT，也就是libgfxinit提供的支持，就不需要VGA BIOS了。实践证明果然如此）
- 本文作者： 爱拼安小匠
- 本文链接： https://anclark.github.io/2022/10/19/coreboot/x200-coreboot/
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