根據(jù)IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義，嵌入式系統(tǒng)是"控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行的裝置"（devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。從中可看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置。嵌入式系統(tǒng)是與應(yīng)用緊密結(jié)合的，具有很強(qiáng)專用性，必須結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)需求進(jìn)行合理的裁減利用。國(guó)內(nèi)一個(gè)普遍被認(rèn)同的定義是：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。近年來，隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)己成為熱點(diǎn)，Windows CE 是Microsoft 公司專門針對(duì)嵌入式產(chǎn)品領(lǐng)域開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種緊湊、高效、可伸縮的32 位的操作系統(tǒng)，主要面向各種嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品。它所具有的多線程、多任務(wù)、完全搶占式的特點(diǎn)是專為各種有很嚴(yán)格資源限制的硬件系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的。它的模塊化設(shè)計(jì)使嵌入式系統(tǒng)和應(yīng)用程序開發(fā)者能夠方便地加以定制以適應(yīng)一系列產(chǎn)品，例如：消費(fèi)類電子設(shè)備、專用工業(yè)控制器和嵌入式通信設(shè)備等的需要。

　　WindowsCE是微軟公司嵌入式、移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)，它是一個(gè)開放的、可升級(jí)的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作系統(tǒng)，它是精簡(jiǎn)的Windows 95,Windows CE的圖形用戶界面相當(dāng)出色。Windows CE作業(yè)系統(tǒng)是Windows家族中的成員，專門設(shè)計(jì)給掌上型電腦（HPCs）所使用的電腦環(huán)境。這樣的作業(yè)系統(tǒng)可使完整的可攜式技術(shù)與現(xiàn)有的Windows桌面技術(shù)整合工作。

　　1 基于Windows CE的嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　要進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)，必須先建立一個(gè)開發(fā)平臺(tái)。一個(gè)基于Windows CE 的平臺(tái)由Windows CE 操作系統(tǒng)核組件、OEM 適配層（OEM Adaptation Layer ,OAL） 和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序以及組成系統(tǒng)的硬件設(shè)備組成，圖1為基于Windows CE平臺(tái)的層次結(jié)構(gòu)。

　　從圖1 中可以看出，一個(gè)基于Windows CE 的嵌入式系統(tǒng)可分為四個(gè)層次，從底層到上層分別是硬件層、OEM層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用程序?qū)印?/P>

圖1 基于Windows CE的目標(biāo)平臺(tái)及其組件

　　硬件層是系統(tǒng)的硬件，包括微處理器和各種周邊設(shè)備。OEM層是一個(gè)硬件抽象層，它提供了硬件和操作系統(tǒng)之間的接口，操作系統(tǒng)要訪問具體的硬件就可以通過OEM層提供的API 進(jìn)行訪問，而不必直接與硬件打交道。操作系統(tǒng)層中有Windows CE 的組件，用戶可以根據(jù)自己的系統(tǒng)的需要進(jìn)行定制，選擇需要的組件，去掉不必要的組件，這樣可以減小內(nèi)存需求，使系統(tǒng)性能達(dá)到。應(yīng)用程序?qū)邮怯脩魹樘囟ǖ那度胧较到y(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序。

　　在操作系統(tǒng)層中，設(shè)備管理器提供對(duì)可安裝設(shè)備的支持，允許在系統(tǒng)中安裝諸如PC 卡存儲(chǔ)器和調(diào)制解調(diào)器之類的設(shè)備已擴(kuò)充功能，內(nèi)核提供基本的操作系統(tǒng)功能，例如進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理、進(jìn)程通信等。圖形、窗口事件處理模塊將用戶的擊鍵、鼠標(biāo)移動(dòng)和控件選擇轉(zhuǎn)換為消息，傳送給應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)來處理用戶的輸入。對(duì)象存儲(chǔ)、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和注理用戶的輸入。對(duì)象存儲(chǔ)、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和注冊(cè)表提供存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力。附加技術(shù)模塊指由CE操作系統(tǒng)提供的一些可選擇的專用功能模塊，如Java語(yǔ)言支持模塊、手寫體輸入識(shí)別模塊等。用戶界面模塊為系統(tǒng)提供一個(gè)與PC 電腦上的視窗操作系統(tǒng)類似的圖形化操作界面。對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者而言，需要自行開發(fā)的是應(yīng)用程序和直接與硬件有關(guān)的部分，包括硬件系統(tǒng)本身、OAL 、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。其中，OAL（OEM 適配層，OEM Adaptation Layer），用來引導(dǎo)系統(tǒng)映像和初始化、管理硬件。它是BSP驅(qū)動(dòng)的一部分。BSP板級(jí)支持包（board support package），是介于主板硬件和操作系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)層程序之間的一層，一般認(rèn)為它屬于操作系統(tǒng)一部分，主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)操作系統(tǒng)的支持，為上層的驅(qū)動(dòng)程序提供訪問硬件設(shè)備寄存器的函數(shù)包，使之能夠更好的運(yùn)行與硬件主板。在嵌入式系統(tǒng)軟件的組成中，就有BSP. 一般硬件設(shè)備制造商會(huì)為設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)軟件支持，如果有專門為CE 系統(tǒng)編寫的驅(qū)動(dòng)程序，只需將其加入到操作系統(tǒng)的相應(yīng)模塊中就可用了。如果沒有，則應(yīng)根據(jù)廠商提供的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)包編寫。通常這些開發(fā)包總已經(jīng)包含了完成各種硬件操作的標(biāo)準(zhǔn)代碼，開發(fā)者的工作只是將其與相應(yīng)的CE 系統(tǒng)API函數(shù)對(duì)應(yīng)起來。在CE 系統(tǒng)中，所有涉及硬件的操作都通過調(diào)用相應(yīng)的API 接口函數(shù)來完成，而OAL 和驅(qū)動(dòng)程序就是要為這些API 函數(shù)提供支持，將其翻譯為直接對(duì)目標(biāo)硬件進(jìn)行底層操作。

　　2 Windows CE 中的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

　　Windows CE的網(wǎng)絡(luò)通信基于一個(gè)按層組織的網(wǎng)絡(luò)堆棧（network stack）,如圖2所示。網(wǎng)絡(luò)堆棧實(shí)際上是Windows CE 的一個(gè)組件，它絡(luò)堆棧實(shí)際上是Windows CE 的一個(gè)組件，它負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行處理，將來自于應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)分解成若干小段，并為每小段加上相關(guān)地址和段的分割信息，組成可以存貯轉(zhuǎn)發(fā)的信息包（packets） ,信息包中的地址確保數(shù)據(jù)達(dá)到終的目的端點(diǎn)。訪問網(wǎng)絡(luò)堆棧有如下三種方式：種是WinSock端口套接字方式。這是一個(gè)中間層的傳輸接口協(xié)議，WinSock 負(fù)責(zé)對(duì)建立的信息包的所有頭信息細(xì)節(jié)進(jìn)行處理， 但可以不管其數(shù)據(jù)格式。Windows CE 的網(wǎng)絡(luò)通信都直接或間接地使用WinSock.采用IrDA 協(xié)議實(shí)現(xiàn)基于紅外線套接字的客戶/ 服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信是Windows CE平臺(tái)的一個(gè)特色。第二種為WinInet API 方式。WinInet API是微軟公司基于Win32 平臺(tái)的互聯(lián)網(wǎng)函數(shù)接口。Windows CE 的WinInet API 對(duì)其進(jìn)行了某些限制或擴(kuò)展，它提供的數(shù)據(jù)協(xié)議除了常見的超文本傳輸協(xié)議HTTP 和文件傳輸協(xié)議FTP 外，還提供了對(duì)SSL的支持。API 方式避免了直接使用WinSock 訪問網(wǎng)絡(luò)的操作，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)編程。第三種為CIFS 重定位器方式。Windows CE 通過對(duì)遠(yuǎn)程訪問服務(wù)RAS 客戶的支持，允許基于Windows CE的設(shè)備與遠(yuǎn)程主機(jī)建立連接。

　　3 Windows CE 中網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議使用實(shí)例

　　3.1 HTTP

　　HTTP是一個(gè)客戶端和服務(wù)器端請(qǐng)求和應(yīng)答的標(biāo)準(zhǔn)（TCP）?？蛻舳耸墙K端用戶，服務(wù)器端是網(wǎng)站。通過使用Web瀏覽器、網(wǎng)絡(luò)爬蟲或者其它的工具，客戶端發(fā)起一個(gè)到服務(wù)器上指定端口（默認(rèn)端口為80）的HTTP請(qǐng)求。（我們稱這個(gè)客戶端）叫用戶代理（user agent）。應(yīng)答的服務(wù)器上存儲(chǔ)著（一些）資源，比如HTML文件和圖像。（我們稱）這個(gè)應(yīng)答服務(wù)器為源服務(wù)器（origin server）。在用戶代理和源服務(wù)器中間可能存在多個(gè)中間層，比如代理，網(wǎng)關(guān)，或者隧道（tunnels）。

　　Windows CE提供了一個(gè)開發(fā)Internet 客戶應(yīng)用程序的工具集WinInet,與使用Socket 建立網(wǎng)絡(luò)連接的方法相比，它簡(jiǎn)化了訪問互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的操作細(xì)節(jié)。利用WinInet可連接到遠(yuǎn)程站點(diǎn)，訪問HTML 頁(yè)面，通過FTP 上傳、文件或獲取文件目錄清單等。WinInet 的Windows CE版本類似于桌面平臺(tái)上的WinInet ,但有兩個(gè)重要的區(qū)別：一是在Windows CE 中，大多數(shù)callback 函數(shù)以同步方式處理，只有InternetReadFile和InternetQueryDataAvailable 具有同步和異步兩種操作方式；二是Windows CE 默認(rèn)支持Unicode 碼，所有WinInet 函數(shù)都要求寬字符變量[4].

　　通過WinInet 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信常見的例子是利用HTTP 協(xié)議訪問Internet 站點(diǎn)上的HTTP 頁(yè)面。其處理過程與桌面平臺(tái)上的情況一致：

　　1） 調(diào)用InternetOpen ,獲取Internet 句柄；

　　2） 調(diào)用InternetConnect ,為給定站點(diǎn)建立一個(gè)會(huì)話句柄；

　　3） 調(diào)用HttpOpenRequest ,打開一個(gè)HTTP 請(qǐng)求句柄；

　　4） 調(diào)用HttpSendRequest ,發(fā)送一個(gè)指定的請(qǐng)求到HTTP 服務(wù)器；

　　5） 調(diào)用InternetReadFile ,從被HttpOpenRequest 所打開的句柄中讀數(shù)，信息；

　　6） 調(diào)用InternetCloseHandle ,關(guān)閉Internet 句柄。

　　3.2 遠(yuǎn)程訪問服務(wù)RAS

　　RAS簡(jiǎn)稱Remote Access Service,意為：遠(yuǎn)程訪問服務(wù)，主要用來配置企業(yè)的遠(yuǎn)程用戶對(duì)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)訪問，包括撥號(hào)訪問和vpn方式。RAS技術(shù)是為了使遠(yuǎn)程用戶能夠連接到 Windows NT 操作系統(tǒng)上而設(shè)計(jì)的。RAS 應(yīng)用程序常在設(shè)備端上執(zhí)行，并通過PPP/ SLIP 與服務(wù)器連接。WindowsCE對(duì)RAS 客戶提供了支持。盡管有許多標(biāo)準(zhǔn)的Win32 RAS 函數(shù)，但這里僅允許通過串行電纜或撥號(hào)Modem 建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接。在Windows CE 環(huán)境下，RAS 電話簿項(xiàng)目中包含有建立RAS 連接的必要信息，Windows CE 將其存貯在注冊(cè)表中。RAS 電話簿信息包括：撥打的電話號(hào)碼（含國(guó)家和地區(qū)代碼） 、當(dāng)前連接的IP 地址、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、用于建立連接的設(shè)備類型。用RAS 建立連接的步驟如下[4]:

　　1）確定呼叫的電話號(hào)碼；如果該號(hào)碼不在電話簿中， 則需要調(diào)用RasEnumEntries 函數(shù)查找。

　　2）RasDial 建立連接；

　　DWORD RasDial （LPCTSTR lpszPhonebook ,

　　/ / 電話簿文件的路徑和文件名指針

　　DWORD dwNotifierType ,

　　/ / RasDial 事件的句柄類型

　　LPVOID lpvNotifier ,

　　/ / RasDial 事件的句柄

　　LPHRASCONN lphRasConn

　　/ / 指向連接句柄類型變量） ;該函數(shù)的參數(shù)設(shè)置與桌面平臺(tái)上的設(shè)置不同，要求將lpszPhonebook 設(shè)置為NULL ,dwNotifierType 設(shè)置為0xFFFFFFFF.

　　3）當(dāng)會(huì)話結(jié)束時(shí)，用RasHangUp 終止連接。

　　DWORD RasHangUp （ HRASCONN hrasconn ） ;

　　3.3 WAP應(yīng)用

　　WAP（Wireless Application Protocol） 為無線應(yīng)用協(xié)議，是一項(xiàng)性的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。WAP使移動(dòng)Internet 有了一個(gè)通行的標(biāo)準(zhǔn)，其目標(biāo)是將Internet的豐富信息及先進(jìn)的業(yè)務(wù)引入到移動(dòng)電話等無線終端之中。WAP定義可通用的平臺(tái)，把目前Internet網(wǎng)上HTML語(yǔ)言的信息轉(zhuǎn)換成用WML（Wireless Markup Language）描述的信息，顯示在移動(dòng)電話的顯示屏上。WAP只要求移動(dòng)電話和WAP代理服務(wù)器的支持，而不要求現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議做任何的改動(dòng)，因而可以廣泛地應(yīng)用于GSM、CDMA、TDMA、3G等多種網(wǎng)絡(luò)。

　　在開發(fā)移動(dòng)通信產(chǎn)品時(shí)候，需要用WAP協(xié)議，Windows CE提供了一個(gè)WAP的解決方案，開發(fā)起來非常方便。該協(xié)議?？梢灾С秩魏螛?biāo)準(zhǔn)的無線協(xié)議，包括GSM、UDP、GPRS等，協(xié)議棧包括WAE、WSP、WTP、WTLS、WDP等[3].見圖3.

圖3 WAP應(yīng)用

　　此外，Windows CE還支持藍(lán)牙協(xié)議、RFCOMM協(xié)議、SDP協(xié)議、L2CAP協(xié)議等。

　　4 基于Windows CE嵌入式平臺(tái)創(chuàng)建

　　在硬件設(shè)計(jì)成功后，就需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)基于Windows CE 的嵌入式平臺(tái)，有了平臺(tái)，用戶就可以利用Windows CE 的開發(fā)工具在該平臺(tái)上進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)。為了創(chuàng)建一個(gè)基于Windows CE 的平臺(tái)，首先需要選擇一個(gè)Windows CE OS 配置，安裝或創(chuàng)建一個(gè)OAL 和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，創(chuàng)建一個(gè)基于用戶配置的OS映像文件，并開發(fā)一個(gè)將映像文件傳輸?shù)侥繕?biāo)設(shè)備的引導(dǎo)程序[1][2][3].

　　首先，選擇一個(gè)Windows CE OS 配置，然后加入一個(gè)OAL 和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?？梢詣?chuàng)建自己的OAL ,使用一個(gè)預(yù)先配置好的BSP（Board Support Package）或者創(chuàng)建自己的BSP.一個(gè)BSP 包含一個(gè)OAL 、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和定制的硬件缺省的組件列表。

　　Windows CE Platform Builder3. 0 中包含有CEPC （CE-base PC） 的BSP 和HitachiD9000 硬件開發(fā)平臺(tái)（ODO） ,系統(tǒng)開發(fā)者也可以根據(jù)需要開發(fā)自己的BSP 或者利用第三方開發(fā)好的BSP.

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　在嵌入式系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用越來越廣泛。選擇一個(gè)合適的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵。本文研究了Windows CE在網(wǎng)絡(luò)通信方面的開發(fā)工作，今后還有許多問題值得研究，包括在基于ARM的嵌入式應(yīng)用中如何移植Windows CE中的應(yīng)用程序，Windows CE的調(diào)試工具如何和dsp、MUC的調(diào)試工具配合使用等。