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目前，Pocket PC掌上電腦正以其強大的多媒體性有和良好的可擴展性，逐步改變人們對于傳統PDA的認識。 Pocket PC的應用領(lǐng)域迅速擴展，已經(jīng)不再局限于日程、記事等簡(jiǎn)單功能。它能夠勝傷從多媒體娛樂(lè )、文書(shū)處理，到諸如“交警事故的現場(chǎng)處理”等的各種應用。這些，為高效的移動(dòng)辦公、便攜式的娛樂(lè )等開(kāi)創(chuàng )了新的局面，同時(shí)也是新的市場(chǎng)。因為，每一個(gè)新的應用領(lǐng)域的出現，都伴隨著(zhù)相應的外設和應用程序的需求。 本文將以一個(gè)輸入設備的開(kāi)發(fā)為例，探討如何利用Motorola MC68HC908單片機以及Microsoft Embedded Visual Tools編程工具，開(kāi)發(fā)Pocket PC掌上電腦的外設及其驅動(dòng)程序。 1 Pocket PC的軟、硬件構架 Pocket PC的生產(chǎn)廠(chǎng)商包括COMPAQ、HP、Toshiba、聯(lián)想、華碩等待，但其軟、硬件構架是基本一致的。 1.1 Pocket PC的硬件構架 Pocket PC的硬件是以Intel StrongARM SA-1110通用處理器為核心來(lái)構建的。這是32位的RISC處理器，采用了ARM v4結構及指令系統，具有高性能（在206MHz條件下為2.1MIPS）、低功耗（在206MHz條件下小于400mW）的優(yōu)點(diǎn)。在該芯片中，除了 CPU核心外，還集成了豐富的I/O和系統控制模塊。使用SA-1110構建的Pocket PC系統框圖如圖1所示。 
由圖1可知：在Pocket PC的構架中，如要擴充外圍的輸入設備，可用的接口有IrDA、PCMCIA、UART串口，而USB為從接口，不適用。從使用的方便性來(lái)講，以IrDA 最好；而從功能的強大性來(lái)講，以PCMCIA最強。但綜合考慮開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便以及成本因素，則是普通串口最合適。 各廠(chǎng)商的Pocket PC產(chǎn)品均具備標準串口，但一般都是將串口與USB等其它接口集成起來(lái)，做在一個(gè)自定義的接插件標準中。 例如COMPAQ公司的iPAQ系列，就是采用自定義的14引腳插口，其引腳定義可以查閱網(wǎng)上資料iPAQ H3600 Hardware Design Specification。開(kāi)發(fā)外設時(shí)，可以將其中與串口相應引腳引出做成RS232插口，也可以直接使用符合該標準的14引腳插頭。 1.2 Pocket PC的軟件系統 通常所說(shuō)的“Pocket PC”以及“Pocket PC 2002”平臺，就是Windows CE 3.0操作系統針對特定操作產(chǎn)品進(jìn)行裁剪和開(kāi)發(fā)后的定制化版本。 Windows CE是一種全新構建的嵌入式操作系統，但是它在界面外觀(guān)以及編程接口上，與Windows NT操作系統極其相似。 基于這種相似性，Microsoft Embedded Visual Tools提供了開(kāi)發(fā)Windows CE平臺軟件的最佳方案。它包括類(lèi)似Visual Studio 6.0的C++/Basic開(kāi)發(fā)環(huán)境、ARM交叉編譯器和鏈接器、x86平臺上的Pocket PC仿真器等等。 2 外設的開(kāi)發(fā) 下面以一個(gè)輸入設備的開(kāi)發(fā)為例，介紹如何開(kāi)發(fā)Pocket PC掌上電腦的外設及其驅動(dòng)程序。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的按鍵式輸入設備，可以認為是鍵盤(pán)或者游戲手柄。主要是為了解決Pocket PC的手寫(xiě)輸入方式，在輸入大量方案和進(jìn)行游戲娛樂(lè )時(shí)不夠方便的問(wèn)題。 該輸入設備硬件部分用MC68HC908GP32型單片機設計實(shí)現，其固件程序負責完成掃描輸入、編碼、串行通信的功能。而Pocket PC上的接口驅動(dòng)程序用Embedded Visual Tools開(kāi)發(fā)，負責完成串行通信、解碼、向系統發(fā)出輸入消息的功能。此外，還可進(jìn)一步實(shí)現組合按鍵、定制快捷輸入等高級功能。 2.1 硬件開(kāi)發(fā) 整個(gè)輸入設備以MC68HC908GP32單片機為核心。該型號是Motorola HC08系列的通用型產(chǎn)品，片內資源豐富，功能強大。系統框圖如圖2所示。
按鍵的輸入，可以使用普通的按鍵開(kāi)關(guān)，也可以使用陣列的小鍵盤(pán)。按鍵輸入產(chǎn)生的信號，送往GP32的通用I/O口PortA和PortB，其中PortA是鍵盤(pán)模塊的接口，可產(chǎn)生鍵盤(pán)中斷。 單片機的串口通信，由其SCI異步串行模塊外接MAX232實(shí)現。 2.2 單片機的固件開(kāi)發(fā) 單片機的固件程序用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，使用P&EWIN-IDE編譯器進(jìn)行編譯。程序的流程如圖3所示。
單片機的初始化，包括對基本配置、SCI串口和時(shí)鐘TIM1等部分的初始化，如表1所列。 表1 固件程序的初始化
如流程圖所示，固件程序在完成初始化后，就會(huì )嘗試與Pocket PC建立連接。 在向Pocket PC發(fā)送設備標識字節，并且反饋回正確的驅動(dòng)字節后，認為成功建立了連接。之后，程序置位中斷允許位，開(kāi)始進(jìn)入空循環(huán)方式等待時(shí)鐘中斷。 每次時(shí)鐘中斷發(fā)生后，將讀取端口狀態(tài)，然后進(jìn)行判別、編碼和送。輸入的按鍵消息編碼后用兩個(gè)字節發(fā)送、并且附加上發(fā)送次序標識。 串口通信使用查詢(xún)方式，通過(guò)反復查詢(xún)SCI發(fā)送和接收器的狀態(tài)，直到可以發(fā)送/接收數據為止。 *發(fā)送子程序 SENDATA：BRCLR7，SCS1，SENDATA STA SCDR RTS *接收子程序 GETDATA：BRCLR 5，SCS1，GETDATA LDA SCDR RTS 此外，Pocket PC的外設開(kāi)發(fā)應該做便攜、低功耗等方面的考慮。例如，在固件程序等待中斷的空循環(huán)體，加入一句WAIT指令，即在每次中斷調用返回后等待下次中斷期間，系統進(jìn)入WAIT低功耗方式。因為每?jì)纱沃袛嗟拈g隔為100ms，而每次調用的中斷子程不超過(guò)幾十條指令，系統絕大部分的時(shí)間是等待；所以，這樣能夠比較明顯地降低功耗。 2.3 軟件的開(kāi)發(fā) Pocket PC上的接口驅動(dòng)軟件的開(kāi)發(fā)，包括完成從串口獲取數據、解碼、向操作系統插入虛擬按鍵消息以及對于虛擬按鍵消息的設定等功能。接口驅動(dòng)程序流程如圖4所示。
Windows CE操作系統在編程接口（API）上，保持了與Win32體系的高度兼容。同時(shí)，使用Embedded Visual Tools中的C++開(kāi)發(fā)環(huán)境與使用VC++6.0具有很大的相似性。 在軟件的開(kāi)發(fā)中，使用到的技術(shù)主要有串口通信、多線(xiàn)程、發(fā)送虛擬按鍵消息、讀寫(xiě)注冊表等等。 這些功能都可以通過(guò)調用相應的API函數實(shí)現，如表2所列。Windows CE是一個(gè)全新架構的純32位系統，它針對有限資源、高穩定度、模塊化的需求，對于Win32 API函數作了大量的修改和簡(jiǎn)化。16位版本的API函數被舍棄，一些API函數對于Windows CE平臺無(wú)意義的參數被定義為忽略，而且絕大部分API函數的內部實(shí)現已經(jīng)不同于Win32平臺了。但是，Windows CE版本的API函數在編程接口上與Win32平臺還是保持了基于一致（見(jiàn)表2），因而，有VC++開(kāi)發(fā)經(jīng)驗的人，能夠比較快地轉向Windows CE的程序設計。 表2 程序使用的API函數
接口驅動(dòng)程序（見(jiàn)圖5）在確認設備連接后，從設備獲取每次2字節的按鍵編碼，然后將其在程序界面中即時(shí)顯示出來(lái)，并且向Win CE的消息循環(huán)中插入相應的虛擬按鍵消息，供其它應用程序響應；而輸入信號對應的按鍵可以自行定義，并保存在注冊表中。
3 總結 在本文基礎上，如果采用數/模轉換、電機控制等模塊作為輸入/輸出信號，或是采用MC68HC908系列其它型號的單片機，則可以針對不同的需求開(kāi)發(fā)出各種Pocket PC外設，實(shí)現如數據采集、測控、通信等各種功能，形成各種新的Pocket PC便攜式應用方案。 此外，如果采用μC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統以及IrDA協(xié)議棧，還可以開(kāi)發(fā)出基于IrDA接口的PocketPC外設，將更加方便易用。 參考文獻 1. 劉慧銀.程建平.龔光華 Motorola微控制器MC68HC08原理及其嵌入式應用 2001 2. 張友德.涂時(shí)亮.陳章龍 M68HC08系列單片機原理與應用 2001 3. 陳章龍.涂時(shí)亮 嵌入式系統Intel StrongARM結構與開(kāi)發(fā) 2002 4. CHRIS MUENCH.精英科技 Windows CE權威指南 2001 5. Nick Grattan.Marshall Brain Windows CE 3.0 Application Programming 2001 6. Douglas Bo1ing.博彥科技 Windows CE程序設計 1999 作 者：清華大學(xué) 曾鳴 劉慧銀 來(lái) 源：?jiǎn)纹瑱C與嵌入式系統應用 2003（7） |
