WindowsCE和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1)

【導(dǎo)讀】正是windowsCE和其它全功能的嵌入式系統(tǒng)的時(shí)候了。利用相應(yīng)較高級(jí)別的集成、較低的成本來(lái)減少任務(wù)，以及增加的性能都使得全新的應(yīng)用成為可能。

在PDA上運(yùn)行的WindowsCE已經(jīng)被推出近兩年了，而且與一些大的電子制造商，像Matsushita（Panasonic）和Hitachi等聯(lián)合，它也已被選為一些機(jī)頂裝置設(shè)計(jì)和其它消費(fèi)電器的操作系統(tǒng)。盡管這些消費(fèi)類(lèi)的應(yīng)用是WindowsCE的最可見(jiàn)的應(yīng)用，但Microsoft及其伙伴正忙于開(kāi)發(fā)上百種其它應(yīng)用，用于廣泛的傳統(tǒng)或非消費(fèi)類(lèi)的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式設(shè)計(jì)為CE贏得了工業(yè)控制、數(shù)據(jù)收集、銷(xiāo)售點(diǎn)、堅(jiān)固的手持式產(chǎn)品、以及網(wǎng)絡(luò)裝置等行業(yè)。隨著制造商在未來(lái)三到九個(gè)月中將這些產(chǎn)品投放市場(chǎng)，CE方案的廣泛范圍將明顯增加。

什么是WindowsCE

WindowsCE是Windows操作系統(tǒng)家族的最新成員。但它并不是WindowsNT或Windows9x的一部份或縮減版本。WindowsCE擁有它自己的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具備獨(dú)立開(kāi)發(fā)的內(nèi)核和獨(dú)一無(wú)二的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序模型。CE不同于它的臺(tái)式兄弟，它最初就是為占用較少內(nèi)存的應(yīng)用程序、即用操作、微處理器可移植性以及電源守恒而設(shè)計(jì)的。在應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)和功能特性方面，CE還享有WindowsNT和Windows9x的關(guān)鍵部分。

WindowsCE支持一個(gè)用于臺(tái)式操作系統(tǒng)的具有600多個(gè)Win32應(yīng)用程序界面(ApplicationProgramInterface,API)的子集，包括內(nèi)置聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并提供相同的部件技術(shù)（包括COM/OLE和動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)）。此外，CE支持相同的臺(tái)式開(kāi)發(fā)工具VisualC++，VisualBasic和VisualJava并支持Microsoft擴(kuò)展C++，包括結(jié)構(gòu)化異常處理。

為何使用WindowsCE？

正是CE和其它全功能的嵌入式系統(tǒng)的時(shí)候了。利用相應(yīng)較高級(jí)別的集成、較低的成本來(lái)減少任務(wù)，以及增加的性能都使得全新的應(yīng)用成為可能，也使現(xiàn)有應(yīng)用中增加的互連性和更豐富的功能特性更加靈活。嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜性和差異性正逐漸從硬件轉(zhuǎn)移到軟件上。如果基于合適的軟件平臺(tái)，這些面向軟件的系統(tǒng)就會(huì)提供更大的靈活性以適應(yīng)市場(chǎng)需求，使各種生產(chǎn)線趨于通用，并減少投放市場(chǎng)的時(shí)間。CE比其競(jìng)爭(zhēng)者在更大程度上著重于軟件和軟件開(kāi)發(fā)者。

WindowsCE為嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者提供下列顯著優(yōu)勢(shì)：

1.Win32API。WindowsCE與WindowsNT和Windows9x使用相同的基本API。這些是由全球兩百多萬(wàn)的軟件開(kāi)發(fā)者使用的相同API。API的普遍傳播使得開(kāi)發(fā)隊(duì)伍能夠平衡開(kāi)發(fā)者的技能，以減少重復(fù)訓(xùn)練的時(shí)間并增加對(duì)現(xiàn)有開(kāi)發(fā)者的接近機(jī)會(huì)。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的軟件部份增加需求分析意味著軟件開(kāi)發(fā)者部分是降低開(kāi)發(fā)成本和加快投放市場(chǎng)時(shí)間的關(guān)鍵。

2.開(kāi)發(fā)工具。用于Win發(fā)工具和技術(shù)與用于WindowsNT和Windows9x的相同。用于CE的現(xiàn)有工具包括VisualC++，VisualBasic和VisualJava；這些都是運(yùn)行于WindowsNT系統(tǒng)上的，大多數(shù)軟件開(kāi)發(fā)者一般都可得到它們。這又一次說(shuō)明，開(kāi)發(fā)者的生產(chǎn)能力是直接由工具、技術(shù)和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的通用性而增長(zhǎng)的。

3.軟件集成。WindowsCE是一種集成的操作系統(tǒng)，它包括圖形、窗口管理和聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以及基本的操作系統(tǒng)支持，例如定時(shí)器、中斷處理和同步原語(yǔ)。Microsoft已經(jīng)將這些部件集成在一起，并已測(cè)試了這個(gè)集成軟件系統(tǒng)。利用WindowsCE，嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者不必從多家供應(yīng)商處尋找這些部件，然后將它們集成在一起并測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)。

4.處理器支持。盡管WindowsCE是一個(gè)年輕的操作系統(tǒng)，但它已支持廣泛的微處理器體系結(jié)構(gòu)，包括CISC和RISC。目前，WindowsCE支持Hitachi的SH、MIPS、PowerPC、ARM和x86體系結(jié)構(gòu)通常每種結(jié)構(gòu)系列都有多個(gè)變種。CE嵌入式設(shè)計(jì)者擁有廣泛的微處理器可供挑選，這使你在優(yōu)化系統(tǒng)的性能、電源消耗、組件大小、成本以及集成外設(shè)方面能夠做出最佳選擇。開(kāi)發(fā)工具和操作系統(tǒng)部件在所有體系結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)一致，因此，這就為你在系統(tǒng)之間平衡軟件提供了靈活性，即使在基礎(chǔ)的微處理器不相同時(shí)也是如此。

5.第三方支持。將焦點(diǎn)放在軟件上就鼓勵(lì)了第三方獨(dú)立軟件供應(yīng)商（ISV,independentsoftwarevendor）去開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售能在各種設(shè)計(jì)之間平衡的軟件。Microsoft通過(guò)它的市場(chǎng)占有、現(xiàn)有的ISV關(guān)系和銷(xiāo)售努力，已使ISV在CE平臺(tái)方面產(chǎn)生了巨大的興趣。ISV軟件已日益增多，有開(kāi)發(fā)工具、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序和組件。這又一次說(shuō)明了嵌入式設(shè)計(jì)者擁有平衡現(xiàn)有工作、減少項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)、開(kāi)發(fā)成本和投放市場(chǎng)時(shí)間的機(jī)會(huì)。

WindowsCE是以軟件為中心的嵌入式開(kāi)發(fā)模型。這種以軟件為首的模型產(chǎn)生了大量的部件和應(yīng)用程序，開(kāi)發(fā)者就有時(shí)間來(lái)增加每種開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的作用。Microsoft支持其現(xiàn)有的開(kāi)發(fā)者、工具和技術(shù)基礎(chǔ)的能力意味著WindowsCE將繼續(xù)享有其競(jìng)爭(zhēng)者沒(méi)有的顯著優(yōu)勢(shì)。

供CE用的嵌入式工具箱

EmbeddedToolkit（ETK，嵌入式工具箱）是用于嵌入式WindowsCE開(kāi)發(fā)的軟件開(kāi)發(fā)箱，它支持系統(tǒng)級(jí)和應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。ETK由VisualC++（VC++）開(kāi)發(fā)環(huán)境、編程工具、以及二進(jìn)制形式的WindowsCE操作系統(tǒng)部件組成。該工具箱包括交叉編譯器、匯編程序、以及遠(yuǎn)程調(diào)試程序，這些調(diào)試程序用于集成到VC++IDE（IntegratedDevelopmentEnvironment，集成開(kāi)發(fā)環(huán)境）的所有受支持的微處理器。

為某個(gè)特定的微處理器結(jié)構(gòu)進(jìn)行目標(biāo)編譯和調(diào)試僅僅是在VC++菜單上改變某個(gè)設(shè)置。在一臺(tái)通過(guò)串行、并行或網(wǎng)絡(luò)連接與一臺(tái)單獨(dú)的WindowsCE目標(biāo)設(shè)備相連的WindowsNT主機(jī)系統(tǒng)上完成開(kāi)發(fā)。在主機(jī)上編寫(xiě)并編譯代碼，然后通過(guò)互連將代碼下載到目標(biāo)上。調(diào)試是遠(yuǎn)程進(jìn)行的，也是通過(guò)互連。

用于嵌入式設(shè)計(jì)的CE操作系統(tǒng)是從Microsoft所提供的部件和設(shè)計(jì)者所開(kāi)發(fā)的部件中建立起來(lái)的。基本部件以庫(kù)的形式或動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（DLL，dynamiclinklibrary）的形式提供。在某些情況下，通過(guò)鏈接系統(tǒng)指定的部件（設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和系統(tǒng)函數(shù)）到基本庫(kù)部件來(lái)形成可執(zhí)行的圖像和DLL。在一個(gè)索引文件中選擇將包含在最終操作系統(tǒng)建立中的程序部件，然后執(zhí)行一個(gè)編譯圖像程序來(lái)創(chuàng)建WindowsCEROM圖像。該程序執(zhí)行許多函數(shù)，這些函數(shù)就像典型的臺(tái)式裝載函數(shù)，例如圖像重定位和DLL的匯集。最終的ROM圖像適合于XIP（executeinplace,現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行）或RAM執(zhí)行。

ETK還包括一個(gè)用于應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的擴(kuò)展仿真環(huán)境。仿真器在臺(tái)式電腦上執(zhí)行WindowsCE的虛擬版本，允許在缺乏WindowsCE目標(biāo)設(shè)備的情況下在本地運(yùn)行編譯－調(diào)試循環(huán)。