隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)不斷趨向于微型化和嵌入化，使它更廣泛地融入人們的工作、生活和娛樂(lè)等各個(gè)方面。人們已經(jīng)普遍使用手機(jī)、PDA、手持設(shè)備和掌上電腦等信息終端來(lái)儲(chǔ)存和處理各種信息，這正是嵌入式技術(shù)應(yīng)用迅速發(fā)展的一個(gè)證明。

　　進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，嵌入式技術(shù)逐漸成熟并全面展開(kāi)，已經(jīng)成為通信和消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品的共同發(fā)展方向。在信息家電領(lǐng)域，如網(wǎng)絡(luò)冰箱、家庭網(wǎng)關(guān)、數(shù)字機(jī)頂盒、數(shù)字電視等的發(fā)展，使得嵌入式系統(tǒng)正扮演著越來(lái)越重要的角色。在個(gè)人計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，嵌入式產(chǎn)品使個(gè)人商用、娛樂(lè)和通信功能相結(jié)合，以自然的人機(jī)交互界面和豐富的多媒體處理能力迅速得以推廣，并取得了巨大成功，而所有上述產(chǎn)品都離不開(kāi)嵌入式技術(shù)。所以，嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，已被人們公認(rèn)為是一個(gè)具有良好發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè)。然而，WindowsCE在不同CPU,不同硬件環(huán)境下的移植成為了限制其進(jìn)一步發(fā)展的障礙。本文利用PlatformBuilder工具并以EEliod Evluation開(kāi)發(fā)板為對(duì)象，介紹了基于Intel PXA270WindowsCE的移植方法和內(nèi)容。并給出了在此操作系統(tǒng)成功開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序的運(yùn)行結(jié)果。

　　1.系統(tǒng)硬件平臺(tái)

　　論文使用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)為深圳億道公司提供的EEliod Evluation開(kāi)發(fā)板，該開(kāi)發(fā)板采用的是基于Intel XScale微體系結(jié)構(gòu)的Intel PXA270 處理器。Intel PXA270微處理器芯片就是一款集成了32位Intel XScale處理器核、多通信通道、LCD控制器、增強(qiáng)型存儲(chǔ)控制器和PCMCIA/CF控制器以及通用I/O口的高度集成的應(yīng)用處理器。

　　2.Windows CE.net嵌入式操作系統(tǒng)

　　Windows CE.net 是為各種嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一種壓縮的、高效的、可升級(jí)的操作系統(tǒng)。在 Windows CE.net 產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中，有兩個(gè)重要的方面，一個(gè)是內(nèi)核定制，一個(gè)是應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，微軟在這兩個(gè)方面都提供了非常好的開(kāi)發(fā)工具，這就是內(nèi)核定制工具 Platform Builder 和應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具 Embedded Visual C++。Platform Builder 是基于 Windows CE.net平臺(tái)下嵌入式操作系統(tǒng)定制的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。它提供了所有進(jìn)行設(shè)計(jì)、創(chuàng)建、編譯、測(cè)試和調(diào)試 Windows CE.net操作系統(tǒng)平臺(tái)的工具。同時(shí)，還可利用 Platform Builder 來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)和應(yīng)用程序項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)等。由于嵌入式系統(tǒng)資源有限，C++編譯器效率高、性能好，Embedded Visual C++（EVC）便成了其應(yīng)用程序廣泛的開(kāi)發(fā)工具。

　　對(duì)嵌入式Windows CE.Net操作系統(tǒng)的主要體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析。研究設(shè)計(jì)出了維吾爾文本地化環(huán)境，利用資源編譯器編譯和反編譯功能，構(gòu)建了基于Windows CE.Net平臺(tái)的維吾爾文圖形用戶界面資源庫(kù)，實(shí)現(xiàn)Windows CE.Net的界面維文化和基于Windows CE.Net的應(yīng)用程序的維文支持；開(kāi)發(fā)了輸入法程序，實(shí)現(xiàn)Windows CE.Net的維吾爾文字鍵盤(pán)輸入和軟鍵盤(pán)輸入；通過(guò)編制維吾爾文字庫(kù)，為Windows CE.Net平臺(tái)下維吾爾文字的顯示、打印提供了基礎(chǔ)。

　　3 操作系統(tǒng)移植

　　Windows CE.net并不是一個(gè)通用的安裝版操作系統(tǒng)，在形形色色的嵌入式硬件設(shè)備世界里，一款CE系統(tǒng)通常只會(huì)針對(duì)某一種硬件平臺(tái)生成。所以，必須根據(jù)自己的硬件平臺(tái)和應(yīng)用場(chǎng)合定制CE。操作系統(tǒng)移植步驟為：

　　1）對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行裁減，配置各個(gè)組件并且修改相關(guān)的配置文件

　　2）開(kāi)發(fā)目標(biāo)設(shè)備系統(tǒng)上的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，建立定制的CE操作系統(tǒng)映像文件；

　　3）將目標(biāo)文件到目標(biāo)設(shè)備上進(jìn)行調(diào)試；4）定制操作系統(tǒng)內(nèi)核后，導(dǎo)出平臺(tái)SDK,供在Embedded Visual C++中開(kāi)發(fā)上層應(yīng)用軟件。

　　開(kāi)發(fā)工具Platform Builder自身就提供了多種目標(biāo)板的BSP.如果用戶的目標(biāo)板和Platform Builder提供的相同，那么只需要重新編譯生成相應(yīng)的系統(tǒng)鏡像到目標(biāo)板即可。但是實(shí)際情況更多的可能是處理器相同，而板上的外圍設(shè)備接口不同，這時(shí)候只有修改Platform Builder中相同或相近的處理器的BSP來(lái)生成一個(gè)新的BSP，這樣就可以大大減少BSP的研發(fā)周期。

　　3.1 BootLoader的移植

　　BootLoader是一段單獨(dú)的程序代碼，它存放于目標(biāo)平臺(tái)的非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)中，如ROM或Flash。在開(kāi)發(fā)CE的過(guò)程中，它主要用于啟動(dòng)硬件和nk.bin到目標(biāo)板上，并有一定的監(jiān)控作用

　　由于BootLoader涉及到基本的硬件操作，如CPU的結(jié)構(gòu)、指令等，同時(shí)又涉及到以太網(wǎng)協(xié)議（TFTP，當(dāng)然也可能通過(guò)串口）和映像文件格式。因此從零實(shí)現(xiàn)的話，會(huì)需要相當(dāng)長(zhǎng)的過(guò)程。好在微軟為每種類(lèi)型的CPU都提供了某種標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)板的BootLoader例程，因此通常的做法是：從這些例程中尋找與硬件平臺(tái)接近的作為標(biāo)本程序，然后再?gòu)淖约旱挠布脚_(tái)上入手做相應(yīng)的改動(dòng)。一些新的評(píng)估板可能會(huì)由第三方的廠商來(lái)提供Bootloader。如果硬件平臺(tái)是從這樣的基板設(shè)計(jì)而來(lái)的話，那么去尋求這些廠商獲取Bootloader來(lái)移植，以減少工作量。本文移植使用的就是PXA270 Bootloader。

　　由于實(shí)現(xiàn)Bootloader依賴(lài)CPU的體系結(jié)構(gòu)，因此大多數(shù)Bootloader分為stage1和stage2兩部分，并依賴(lài)于CPU體系結(jié)構(gòu)的代碼，例如：設(shè)備初始化代碼等，通常放在stage1中，一般采用匯編語(yǔ)言。而stage2則通常采用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能，而且代碼具有良好的可讀性和移植性。stage1步驟通常包括：硬件設(shè)備初始化；為加載Bootloader的stage2準(zhǔn)備RAM空間；拷貝Bootloader的stage2到RAM空間中；設(shè)置好堆棧；跳轉(zhuǎn)到stage2的C入口點(diǎn)。Bootloader的stage2步驟通常包括：初始化當(dāng)前階段使用的硬件設(shè)備；檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)存映射；將Kernel映像和根文件系統(tǒng)映像從Flash上讀到RAM空間中；為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)；調(diào)用內(nèi)核。

　　3.2驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)

　　與其他操作系統(tǒng)一樣，Windows CE.net也提供了驅(qū)動(dòng)軟件，這些軟件的目的是驅(qū)動(dòng)內(nèi)部和外圍的硬件設(shè)備，或者為他們提供接口。驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒉僮飨到y(tǒng)和設(shè)備連接起來(lái)，使得操作系統(tǒng)能夠識(shí)別設(shè)備并為應(yīng)用程序提供設(shè)備服務(wù)。目前基于 Windows CE.net的兩種模型是本機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和流接口驅(qū)動(dòng)程序。

　　本機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)適于集成到 Windows CE.net平臺(tái)的設(shè)備。通用 LED 驅(qū)動(dòng)和電源驅(qū)動(dòng)就是這樣的例子。微軟提供了定制接口的方式來(lái)支持內(nèi)部設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，絕大多數(shù)的開(kāi)發(fā)人員不需要編寫(xiě)本機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

　　另外一種驅(qū)動(dòng)模型是具有定制接口的流接口驅(qū)動(dòng)程序，它是一般類(lèi)型的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。流接口驅(qū)動(dòng)程序表現(xiàn)為用戶的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) DLL，用來(lái)實(shí)現(xiàn)一組固定的函數(shù)稱(chēng)為流接口函數(shù)，這使得應(yīng)用程序可通過(guò)文件系統(tǒng)訪問(wèn)這些驅(qū)動(dòng)程序。該部分實(shí)例參見(jiàn)參考文獻(xiàn)4，這里不再詳述。

　　3.3 操作系統(tǒng)配置、編譯和

　　針對(duì)開(kāi)發(fā)中使用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)和應(yīng)用需求，下面我們使用Windows CE.net操作系統(tǒng)移植開(kāi)發(fā)工具Platform Builder來(lái)完成操作系統(tǒng)的配置編譯以及工作。

　　3.3.1 配置Platform Builder

　　在完成BSP或者驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)后，就可以用CEC Editor來(lái)編輯一個(gè)CEC文件，成功后就可以把此文件加載到PB IDE中。其中的原理就是PB用CEC文件來(lái)增加或者刪除某個(gè)功能單元，PB會(huì)解釋CEC文件中的數(shù)據(jù)格式。CEC文件編輯如圖1所示。加載CEC文件到PB中如圖2所示。

圖1 編輯CEC文件實(shí)例

圖2 加載CEC文件實(shí)例

　　3.3.2 配置操作系統(tǒng)

　　選擇File->New Platform來(lái)開(kāi)始一個(gè)“New Platform Wizard”，按照Platform Wizard 完成平臺(tái)的基本配置，在第三步選擇BSP包時(shí)，選擇 EMDOOR SYSTEMS XSBASE270：ARMV4I。Net CF2.0時(shí)有些依賴(lài)的部件無(wú)法選擇，通過(guò)選擇。Net CF1.0支持就完成選擇了。

　　完成向?qū)Ш?，在編譯內(nèi)核鏡像前，需要在Catalog中添加一些我們需要的組件和配置整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)變量。在Catalog中點(diǎn)擊右鍵就可以添加組件到工程中?？梢栽诓藛蜼iew/Catalog中打開(kāi)Catalog窗口，將選用到的組件添加到系統(tǒng)中。

　　針對(duì)本文中應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的需要，在EELiod 開(kāi)發(fā)平臺(tái)上選用的系統(tǒng)配置方案為：

　?。?）添加Usb Activesync （文件同步）

　?。–atalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> Applications - End User->ActiveSync-> File Sync）

　　（2）添加COM組件運(yùn)行時(shí)加載支持

　?。–atalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> Applications and Services Development-> Component Object Mode-> COM-> CoCreateGuid functionality for OLE32）

　　（3）添加USB Mass Storage

　?。–atalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> Core OS Services-> USB Host Support ->USB Storage Class Driver）

　?。?）添加Fat File System

　?。–atalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> File Systems and Data Store -> Storage Manager-> FAT File System）

　　（5）添加Disk Partition

　?。–atalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> File Systems and Data Store -> Storage Manager-> Partition Driver）

　　（6）添加軟鍵盤(pán)

　?。–atalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> File Systems and Data Store -> Storage Manager-> Storage Manager Control Panel Applet）

　?。?）添加USB Client 驅(qū)動(dòng)

　?。–atalog-> Device Drivers -> USB Function -> USB Function Clients -> Serial）

　?。?）添加網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)

　?。–atalog-> Third Party-> BSPs -> Emdoor Systems XSBase270: ARMV4I -> Device Drivers -> Networking－>Local Area Networking（LAN） devices->lan91c111）

　　（9）添加Usb Activesync （USB Function）。

　　（Catalog-> Third Party-> BSPs -> Emdoor Systems XSBase270: ARMV4I -> Device Drivers -> USB Function->USB Function Bus Drivers->PXA27x USB Function）

　　3.3.3編譯平臺(tái)

　　在配置好操作系統(tǒng)后，下一步就是編譯，編譯過(guò)程分成4個(gè)階段：sysgen階段、特征編譯（feature build）階段、發(fā)行目錄拷貝（release copy）階段、映像生成（make image）階段。在開(kāi)始編譯前，需要通過(guò)Platform->Setting對(duì)話框來(lái)配置一些編譯選項(xiàng)，在該系統(tǒng)中所設(shè)置編譯選項(xiàng)如圖3所示。

圖3 配置平臺(tái)編譯設(shè)置

　　3.3.4 鏡像

　　開(kāi)發(fā)板和PC機(jī)可以通過(guò)串行餅行端口、以太網(wǎng)和JTAG/BDM 來(lái)進(jìn)行操作系統(tǒng)映像的。開(kāi)發(fā)板同PC機(jī)接網(wǎng)線、串口線，設(shè)定超級(jí)終端，系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行。

　　編譯整個(gè)平臺(tái)，待編譯成功后會(huì)在Release目錄（$ FLATRELEASEDIR ）下會(huì)找到一個(gè)Bootloader 鏡像文件eboot.nbo和系統(tǒng)鏡像文件NK.bin。具體使用方法為將Eboot.nb0復(fù)制到j(luò)flash工具執(zhí)行文件所在的目錄，打開(kāi)命令行，轉(zhuǎn)到Jflash目錄，執(zhí)行 Jflash PXA270 eboot.nb0  命令。

　　Jflash 使用PC機(jī)的并口將eboot.nb0到開(kāi)發(fā)板，上面命令中Pxa270是我們開(kāi)發(fā)板上JTAG接口的相關(guān)配置信息。向目標(biāo)板上系統(tǒng)鏡像的途徑有多種，如通過(guò)串口、并口、網(wǎng)卡、USB等。只要BootLoader PC機(jī)上支持，可以選擇效率高的一種來(lái)鏡像。本論文中我們用到的BootLoader程序Eboot支持網(wǎng)卡，使用Platform Builder自帶工具。配置如圖4所示：

　　Target->Connectivity Options in Platform Builder.

圖4 操作系統(tǒng)鏡像

　　4.應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)

　　在Windows CE.net嵌入式操作系統(tǒng)上進(jìn)行應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)時(shí)，首先要考慮到一個(gè)問(wèn)題：應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、調(diào)試和運(yùn)行在不同的平臺(tái)之間進(jìn)行的。將編譯好的SDK安裝到開(kāi)發(fā)的PC機(jī)上，就可以使用EVC進(jìn)行應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)了。圖5為在論文所定制和移植的操作系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)的兒童多媒體詞典的運(yùn)行效果圖。

圖5 兒童多媒體詞典的運(yùn)行效果圖

　　5.結(jié)束語(yǔ)

　　嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用在千變?nèi)f化的硬件環(huán)境中，所以要根據(jù)硬件環(huán)境的變化進(jìn)行配置，來(lái)滿足不同的應(yīng)用要求。本文介紹了Windows CE.net在Intel PXA270的移植過(guò)程，對(duì)于其他處理器硬件環(huán)境，同樣具有參考價(jià)值。

　　本文簡(jiǎn)單介紹了Windows CE.NET在HHARM9-EDU 的移植過(guò)程，對(duì)于其他處理器平臺(tái)，同樣具有參考價(jià)值。Windows CE.NET在不同硬件平臺(tái)上的移植主要是根據(jù)對(duì)應(yīng)的硬件修改BSP的過(guò)程，驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)是構(gòu)建BSP的關(guān)鍵之一，在沒(méi)有新的外設(shè)情況下，驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)可以在PB提供的源碼基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。對(duì)于有新的硬件設(shè)備情況下就要對(duì)其進(jìn)行重新編寫(xiě)。

參考文獻(xiàn):

[1]. ROM datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/ROM_1188413.html.
[2]. COM datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/COM_1118194.html.
[3]. lan91c111 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/lan91c111_1054180.html.