基于Intel PXA270的WinCE操作系統(tǒng)移植

隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和3G時(shí)代的到來,高性能PDA產(chǎn)品作為一種電子消費(fèi)品越來越受青睞。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(tǒng)是開發(fā)嵌入式應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。向來以界面友好，易操作性，易開發(fā)性為賣點(diǎn)的Windows CE.net嵌入式操作系統(tǒng)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)

論文使用的開發(fā)平臺(tái)為深圳億道公司提供的EEliod Evluation開發(fā)板，該開發(fā)板采用的是基于Intel XScale微體系結(jié)構(gòu)的Intel PXA270 處理器。Intel XScale微體系結(jié)構(gòu)支持16位Thumb指令和DSP擴(kuò)充?？捎糜谑謾C(jī)、便攜式終端(PDA)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)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(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)用程序的開發(fā)，微軟在這兩個(gè)方面都提供了非常好的開發(fā)工具，這就是內(nèi)核定制工具 Platform Builder 和應(yīng)用程序開發(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 來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)和應(yīng)用程序項(xiàng)目的開發(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)用程序最廣泛的開發(fā)工具。

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)文件下載到目標(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++中開發(fā)上層應(yīng)用軟件。

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。在開發(fā)CE的過程中，它主要用于啟動(dòng)硬件和下載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)下載協(xié)議（TFTP，當(dāng)然也可能通過串口）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)的過程。好在微軟為每種類型的CPU都提供了某種標(biāo)準(zhǔn)開發(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)最接近的作為標(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)由第三方的廠商來提供Bootloader。如果硬件平臺(tái)是從這樣的基板設(shè)計(jì)而來的話，那么最好去尋求這些廠商獲取Bootloader來移植，以減少工作量。本文移植使用的就是PXA270 Bootloader。

3.2驅(qū)動(dòng)程序的開發(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，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支持內(nèi)部設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，絕大多數(shù)的開發(fā)人員不需要編寫本機(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)為用戶一級(jí)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) DLL，用來實(shí)現(xiàn)一組固定的函數(shù)稱為流接口函數(shù)，這使得應(yīng)用程序可通過文件系統(tǒng)訪問這些驅(qū)動(dòng)程序。該部分實(shí)例參見參考文獻(xiàn)4，這里不再詳述。

3.3 操作系統(tǒng)配置、編譯和下載

針對(duì)開發(fā)中使用的開發(fā)平臺(tái)和應(yīng)用需求，下面我們使用Windows CE.net操作系統(tǒng)移植開發(fā)工具Platform Builder來完成操作系統(tǒng)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(qū)動(dòng)程序開發(fā)后，就可以用CEC Editor來編輯一個(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)