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隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和3G時(shí)代的到來(lái),高性能PDA產(chǎn)品作為一種電子消費品越來(lái)越受青睞。作為這些高性能的PDA產(chǎn)品核心的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統是開(kāi)發(fā)嵌入式應用的關(guān)鍵環(huán)節。向來(lái)以界面友好，易操作性，易開(kāi)發(fā)性為賣(mài)點(diǎn)的Windows CE.net嵌入式操作系統得到了廣泛的使用。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)板為對象，介紹了基于Intel PXA270WindowsCE的移植方法和內容。并給出了在此操作系統成功開(kāi)發(fā)的應用程序的運行結果。 1.系統硬件平臺 論文使用的開(kāi)發(fā)平臺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微體系結構的Intel PXA270 處理器。Intel XScale微體系結構支持16位Thumb指令和DSP擴充�？捎糜谑謾C、便攜式終端(PDA)、網(wǎng)絡(luò )存儲設備、骨干網(wǎng)(BackBone)路由器等。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、增強型存儲控制器和PCMCIA/CF控制器以及通用I/O口的高度集成的應用處理器。 2.Windows CE.net嵌入式操作系統 Windows CE.net 是為各種嵌入式系統和產(chǎn)品設計的一種壓縮的、高效的、可升級的操作系統。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)是內核定制，一個(gè)是應用程序的開(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，這就是內核定制工具 Platform Builder 和應用程序開(kāi)發(fā)工具 Embedded Visual C++。Platform Builder 是基于 Windows CE.net平臺下嵌入式操作系統定制的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。它提供了所有進(jìn)行設計、創(chuàng )建、編譯、測試和調試 Windows CE.net操作系統平臺的工具。同時(shí)，還可利用 Platform Builder 來(lái)進(jìn)行驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)和應用程序項目的開(kāi)發(fā)等。由于嵌入式系統資源有限，C++編譯器效率高、性能好，Embedded Visual C++（EVC）便成了其應用程序最廣泛的開(kāi)發(fā)工具。 3 操作系統移植 Windows CE.net并不是一個(gè)通用的安裝版操作系統,在形形色色的嵌入式硬件設備世界里，一款CE系統通常只會(huì )針對某一種硬件平臺生成。所以,必須根據自己的硬件平臺和應用場(chǎng)合定制CE。操作系統移植步驟為:1)對操作系統進(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)目標設備系統上的設備驅動(dòng)程序,建立定制的CE操作系統映像文件;3)將目標文件下載到目標設備上進(jìn)行調試;4)定制操作系統內核后,導出平臺SDK,供在Embedded Visual C++中開(kāi)發(fā)上層應用軟件。 3.1 BootLoader的移植 BootLoader是一段單獨的程序代碼，它存放于目標平臺的非易失性存儲介質(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)硬件和下載nk.bin到目標板上，并有一定的監控作用。 由于BootLoader涉及到基本的硬件操作，如CPU的結構、指令等，同時(shí)又涉及到以太網(wǎng)下載協(xié)議（TFTP，當然也可能通過(guò)串口）和映像文件格式。因此從零實(shí)現的話(huà)，會(huì )需要相當長(cháng)的過(guò)程。好在微軟為每種類(lèi)型的CPU都提供了某種標準開(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最接近的作為標本程序，然后再從自己的硬件平臺上入手做相應的改動(dòng)。一些新的評估板可能會(huì )由第三方的廠(chǎng)商來(lái)提供Bootloader。如果硬件平臺是從這樣的基板設計而來(lái)的話(huà)，那么最好去尋求這些廠(chǎng)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。 3.2 驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā) 與其他操作系統一樣，Windows CE.net也提供了驅動(dòng)軟件，這些軟件的目的是驅動(dòng)內部和外圍的硬件設備，或者為他們提供接口。驅動(dòng)程序將操作系統和設備連接起來(lái)，使得操作系統能夠識別設備并為應用程序提供設備服務(wù)。目前基于 Windows CE.net的兩種模型是本機設備驅動(dòng)程序和流接口驅動(dòng)程序。 本機設備驅動(dòng)適于集成到 Windows CE.net平臺的設備。通用 LED 驅動(dòng)和電源驅動(dòng)就是這樣的例子。微軟提供了定制接口的方式來(lái)支持內部設備驅動(dòng)程序，絕大多數的開(kāi)發(fā)人員不需要編寫(xiě)本機設備驅動(dòng)程序。 另外一種驅動(dòng)模型是具有定制接口的流接口驅動(dòng)程序，它是一般類(lèi)型的設備驅動(dòng)程序。流接口驅動(dòng)程序表現為用戶(hù)一級的動(dòng)態(tài)鏈接庫 DLL，用來(lái)實(shí)現一組固定的函數稱(chēng)為流接口函數，這使得應用程序可通過(guò)文件系統訪(fǎng)問(wèn)這些驅動(dòng)程序。 3.3 操作系統配置、編譯和下載 針對開(kāi)發(fā)中使用的開(kāi)發(fā)平臺和應用需求，下面我們使用Windows CE.net操作系統移植開(kāi)發(fā)工具Platform Builder來(lái)完成操作系統的配置編譯以及下載工作。 3.3.1 配置Platform Builder 在完成BSP或者驅動(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文件中的數據格式。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 選擇File->New Platform來(lái)開(kāi)始一個(gè)“New Platform Wizard”，按照Platform Wizard 完成平臺的基本配置，在第三步選擇BSP包時(shí)，選擇 EMDOOR SYSTEMS XSBASE270：ARMV4I。因為我們開(kāi)發(fā)用到的是億道公司提供的BSP包。在第四步選擇Internet Application ，第五步選擇組件時(shí)我們要選取 .net CF1.0支持，這是因為在使用.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。 完成向導后，在編譯內核鏡像前，需要在Catalog中添加一些我們需要的組件和配置整個(gè)平臺系統變量。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中。 針對本文中應用程序開(kāi)發(fā)的需要，在EELiod 開(kāi)發(fā)平臺上選用的系統配置方案為： （1）添加Usb Activesync (文件同步) (Catalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> Applications - End User->ActiveSync-> File Sync) （2）添加COM組件運行時(shí)加載支持 (Catalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> Applications and Services Development-> Component Object Mode-> COM-> CoCreateGuid functionality for OLE32) （3）添加USB Mass Storage (Catalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> Core OS Services-> USB Host Support ->USB Storage Class Driver) （4）添加Fat File System (Catalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> File Systems and Data Store -> Storage Manager-> FAT File System) （5）添加Disk Partition (Catalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> File Systems and Data Store -> Storage Manager-> Partition Driver) （6）添加軟鍵盤(pán) (Catalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> File Systems and Data Store -> Storage Manager-> Storage Manager Control Panel Applet) （7）添加USB Client 驅動(dòng) (Catalog-> Device Drivers -> USB Function -> USB Function Clients -> Serial) （8）添加網(wǎng)卡驅動(dòng) (Catalog-> 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 在配置好操作系統后，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。PB編譯工具先產(chǎn)生頭文件(header files )、成生模塊(modules ) ,再把每個(gè)最后得到的模塊拷貝到發(fā)行目錄下，最后產(chǎn)生二進(jìn)制系統映像(默認為NK.bin)。在開(kāi)始編譯前，需要通過(guò)Platform->Setting對話(huà)框來(lái)配置一些編譯選項，在該系統中所設置編譯選項如圖3所示。 圖3 配置平臺編譯設置 3.3.4 下載鏡像 編譯整個(gè)平臺，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和系統鏡像文件NK.bin。在向目標板上下載系統鏡像文件之前，先要在目標板上下載BootLoader鏡像文件。下載BootLoader鏡像使用jflash工具。具體使用方法為將Eboot.nb0復制到j(luò )flash工具執行文件所在的目錄，打開(kāi)命令行，轉到Jflash目錄，執行 Jflash PXA270 eboot.nb0 命令。 Jflash 使用PC機的并口將eboot.nb0下載到開(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。向目標板上下載系統鏡像的途徑有多種，如通過(guò)串口、并口、網(wǎng)卡、USB等。只要BootLoader PC機上支持，可以選擇效率高的一種來(lái)下載鏡像。本論文中我們用到的BootLoader程序Eboot支持網(wǎng)卡下載，使用Platform Builder自帶下載工具下載。下載配置如圖4所示： Target->Connectivity Options in Platform Builder. 圖4 操作系統鏡像下載 4.應用程序開(kāi)發(fā) 在Windows CE.net嵌入式操作系統上進(jìn)行應用程序開(kāi)發(fā)時(shí)，首先要考慮到一個(gè)問(wèn)題：應用程序開(kāi)發(fā)、調試和運行在不同的平臺之間進(jìn)行的。所以我們在進(jìn)行開(kāi)發(fā)前，首先要導出一個(gè)針對該系統的開(kāi)發(fā)工具包（SDK），這一步工作要在編譯完操作系統后完成。將編譯好的SDK安裝到開(kāi)發(fā)的PC機上，就可以使用EVC進(jìn)行應用程序開(kāi)發(fā)了。圖5為在論文所定制和移植的操作系統上開(kāi)發(fā)的兒童多媒體詞典的運行效果圖。 圖5 兒童多媒體詞典的運行效果圖 5.結束語(yǔ) 嵌入式操作系統應用在千變萬(wàn)化的硬件環(huán)境中,所以要根據硬件環(huán)境的變化進(jìn)行配置,來(lái)滿(mǎn)足不同的應用要求。本文介紹了Windows CE.net在Intel PXA270的移植過(guò)程,對于其他處理器硬件環(huán)境，同樣具有參考價(jià)值。 本文作者創(chuàng )新點(diǎn)為解決了Windows CE.net在Intel PXA270的移植過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對嵌入式系統開(kāi)發(fā)具有參考價(jià)值。 |
