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Windows CE.net的智能移動信息終端設(shè)計
來源：單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 作者：國防科技大學(xué) 劉劍鋒 趙 宇 李吉成摘要：給出一種以Intel PXA263微處理器為核心芯片，基于Windows CE.net嵌入式操作系統(tǒng)的智能移動信息終端的設(shè)計方法。首先介紹Intel PXA263微處理器的性能，給出自行開發(fā)硬件平臺（Wind_Rain板）的結(jié)構(gòu)框圖，然后分析Windows CE.net的一般開發(fā)流程，并以Wind_Rain硬件平臺為例，給出Windows CE.net開發(fā)的具體步驟。試驗測試表明，該系統(tǒng)具有功能強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性好、功耗低、攜帶方便等優(yōu)點，具有良好的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：PXA263處理器 Windwos CE.net 嵌入式開發(fā) 智能移動信息終端
引言
近年來，Internet與網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用迅速普及，并向家庭領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，使消費(fèi)電子、計算機(jī)、通信一體化趨勢日趨明顯，嵌入式系統(tǒng)再度成為研究與應(yīng)用的熱點。可以預(yù)見，伴隨著需求的增長，有著體積小、耗能低、應(yīng)用靈活、功能強(qiáng)大、可靠性強(qiáng)等諸多優(yōu)點的嵌入式系統(tǒng)定會有無法估計的應(yīng)用前景。Intel XScale PXA263是一種十分先進(jìn)的嵌入式處理器，采用XScale核心，頻率為200～400MHz，加強(qiáng)了微處理器速度的管理，加快了多媒體處理的速度，并支持802.11b及藍(lán)牙技術(shù)、USB接口。Intel的XScale技術(shù)將手持設(shè)備的功能推上了一個新的高度，其電源管理 能力提供了無與倫比的操作效率。配合Microsoft的嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE.net，將進(jìn)一步提升系統(tǒng)的整體性能。本文將通過一個具體的例子介紹一種基于Intel PXA263處理器和Windows CE.net操作系統(tǒng)的軟件平臺的設(shè)計方法。
1 硬件平臺的構(gòu)建
1.1 Intel PXA263處理器
Intel PXA263處理器是Intel公司最新推出的一款嵌入式微處理器。Intel PXA263處理器基于Intel多晶片產(chǎn)品（MCP）封裝技術(shù)，也是第一套創(chuàng)新堆棧式處理器。它整合了32位的32MB Intel StrataFlash內(nèi)存與含Intel Xscale技術(shù)的處理器，比其它分離（stand alone）型產(chǎn)品節(jié)省72%的空間，能夠在體積更小的單系統(tǒng)封裝內(nèi)提供更強(qiáng)大的運(yùn)算與內(nèi)存功能。同時，能減少產(chǎn)品使用的組件數(shù)量，讓制造商開發(fā)出新型與獨特功能設(shè)計的產(chǎn)品，其中包括執(zhí)行各種效能密集應(yīng)用，例如，MPEG4影片解碼、語音與手寫識別及游戲等。以上這些特點使得Intel PXA263更加適合在體積和功耗要求較嚴(yán)的移動設(shè)備中使用。
1．2 硬件平臺的設(shè)計
本智能移動信息終端采用Microsoft的Windows CE.net嵌入式操作系統(tǒng)，能夠通過CCD攝像頭實現(xiàn)圖像的輸入，也可以通過觸摸屏實現(xiàn)輸入，同時能夠通過GPRS模塊和另的終端以及主控設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸和通信。根據(jù)Intel PXA263的特點和應(yīng)用要求，首先開發(fā)一個硬件平臺（以下稱WindRain板），其具體的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。該硬件平臺主要由微處理器Intel PXA263、外部RAM、CCD接口、GPRS模塊、LCD、USB接口、串口等組成，同時可以通過SD卡和CF卡實現(xiàn)外部存儲器的擴(kuò)展。
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2 Windows CE.net操作系統(tǒng)的移植
2.1 Windows CE.net是Microsoft推出的WindowsCE3.0后繼產(chǎn)品，是一個緊湊、完整和可擴(kuò)展的嵌入式操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有完事的操作系統(tǒng)特性集包和端對端開發(fā)環(huán)境，是一個多線程、多任務(wù)、確定性的實時完全搶先式優(yōu)先級的操作系統(tǒng)，特別適合于有限資源的硬件平臺。WindowsCE.net支持超過1400條的通道Microsoft Win32 API和其它的編程接口，包括組件對象模型（COM），Microsoft基本類庫（MFC），Microsoft Activex控制，Microsoft活動模板庫（ATL）等，其模塊化的設(shè)計方式使得系統(tǒng)開發(fā)人員和應(yīng)用開發(fā)人員能夠為多種多樣的產(chǎn)品來定制它。
Platform Builder 4.2專門為開發(fā)基于Windows CE.net操作系統(tǒng)的可定制平臺而設(shè)計的集成開發(fā)平臺，包括集成開發(fā)環(huán)境、平臺生成器、SDK導(dǎo)出器、調(diào)試器、遠(yuǎn)程實用工具和仿真器等。它能使用戶方便地設(shè)計和調(diào)試一個基于Windows CE.net的平臺。
2.2 Windows CE.net的一般開發(fā)流程
嵌入式Windows CE.net的一般開發(fā)流程包括操作系統(tǒng)的定制，應(yīng)用程序的開發(fā)和產(chǎn)品生成等步驟，現(xiàn)分述如下。
（1）操作系統(tǒng)的定制
主要包括定制板級支持包BSP（包括Bootloader的編寫）、定制系統(tǒng)模塊、定制原始設(shè)備商適配層（OAL）及設(shè)備驅(qū)動（driver）等步驟。完成操作系統(tǒng)的定制以后，可以通過Platform Builder 4.2編譯生成NK.bin或者NK.Nb0文件。至此，WindowCE.net的內(nèi)核就定制完成了，然后
就可以開發(fā)自己的應(yīng)用程序。
（2）應(yīng)用程序的開發(fā)
主要包括安裝SDK和聯(lián)機(jī)測試建立開發(fā)環(huán)境、開發(fā)中間模塊、開發(fā)應(yīng)用程序等步驟，最后形成exe文件。
（3）產(chǎn)品的生成
產(chǎn)品可以通過兩種形式發(fā)布：應(yīng)用程序（AP）與操作系統(tǒng)（NK.bin）分開發(fā)布或者是應(yīng)用程序（AP）集成進(jìn)程系統(tǒng)（NK.bin）發(fā)布，然后下載到硬件平臺的Flash中脫機(jī)運(yùn)行。其流程可以用圖2表示。
3 基于WindRain硬件平臺的Windows CE.net操作系統(tǒng)開發(fā)流程
3．1 開發(fā)基于WindRain板的BSP
BSP（Board Support Package）的開發(fā)主要包括Bootloader的開發(fā)、OAL（OEM Adaptive Layer）的開發(fā)、本地驅(qū)動程序的開發(fā)及一冶文件配置等。
3．1．1 Bootloader的開發(fā)
Bootloader主要是管理目標(biāo)平臺的啟動過程，包括初始化硬件設(shè)備，下載操作系統(tǒng)的映像文件等。有了Bootloader，用戶可以快速下載一個操作系統(tǒng)并映像到硬件平臺上運(yùn)行。Bootloader的開發(fā)是BSP開發(fā)的第一步，也是關(guān)鍵的一步。只有得到一個穩(wěn)定工作的Loader程序，才能夠更進(jìn)一步開發(fā)WinCE的BSP，直到最后整個系統(tǒng)的成功。
具體步驟如下所述。
運(yùn)行Platform Builder 4.2。選擇Platform-BSP Wizard，從Intel DBPXA240 DEV Platform，ARMV4I克隆一個新的BSP，命名為MyPxaPlat。完成后，從資源管理器可以查看到在%_winceroot%（筆者機(jī)器上為D：/wince420）路徑下面的Platform中新增了一個目錄MyPxaPlat。根據(jù)硬件平臺的特點，修改%_winceroot%下的源泉文件fwxsc1.s、main.c、Flash.c及Edeviceinit.c等，使其符合自己的硬件平臺。為了調(diào)試方便，通常在函數(shù)OEMPlatformInit中加入一些自定義命令的處理，這樣便可以通過串口接收命令完成一些相應(yīng)的功能。進(jìn)入DOS命令行提示符，分別cd_winceroot=D:,cd%_winceroot%，wince ARMV4IHLBASE MYPXAPLAT，完成命令行解釋器的設(shè)定，然后運(yùn)行sysgen，定位%_winceroot%,輸入命令build-c,romimage boot.bib，在%_winceroot%I路徑下可以看到Eboot.exe、Eboot.bin、Eboot.nb0等文件。通過JTAG向Flash中寫入Eboot.nb0文件，上電運(yùn)行，就可以從超級終端中看到一些啟動和調(diào)試信息。
3．1．2 0AL的開發(fā)
OAL(OEM Adaptive Layer)即設(shè)備商適配層，是指位于Windows CE內(nèi)核和目標(biāo)硬件平臺之間的一個代碼層。開發(fā)OAL的目是是為了使Windows CE.net內(nèi)核和目標(biāo)硬件之間實現(xiàn)通信，包括處理中斷、定時器等一些代碼。
圖2
OAL的實現(xiàn)也是在fwxsc1.s、main.c、Flash.c、Edeviceinit.c等文件中，根據(jù)需要修改相應(yīng)代碼，并在此基礎(chǔ)上通過Build工具生成Buildexe目錄，內(nèi)核執(zhí)行鏡像Wernkitl.exe以及CEDDK.dll文件等。
3．1．3 驅(qū)動程序的開發(fā)
Device Drivers(驅(qū)動程序)是指能夠管理虛擬或者物理設(shè)備、協(xié)議、服務(wù)等的一段軟件模塊，操作系統(tǒng)通過驅(qū)動程序和硬件直接打交道。
設(shè)備驅(qū)動設(shè)計的具體步驟是通過Platform Builder創(chuàng)建一個新的平臺，然后根據(jù)硬件平臺的需要插入和移除驅(qū)動，需要修改的文件有Platform.bib、Platform.reg及驅(qū)動程序源代碼等，下面以顯示驅(qū)動為例說明具體的方法。
根據(jù)自己的硬件修改相關(guān)的源代碼。
在platform.bib中插入DLL。
ddi.dll $(_FLATRELEASEDIR)video.dll NK SH在platform.reg中檢查屏幕的Size和Bpp。
DisplayType"="LTM04C380K"
"CxScreen"=dwork:280
"CyScreen"=dword:1E0
"Bpp"=dword:10
定位目錄D：_LCD，通過build工具生在sa2voideo.dll文件。
調(diào)試驅(qū)動文件。其它的設(shè)備驅(qū)動都可以仿照上述思路進(jìn)行開發(fā)。
3．1．4 平臺文件的配置
平臺配置文件包括源代碼配置文件和操作系統(tǒng)鏡像配置文件。源代碼配置文件主要是告訴Build工具需要用到的路徑、C或Visual C++的源
文件以及生成什么類型的二進(jìn)制文件等，包括Dirs文件、Sources文件和Makefile文件等。操作系統(tǒng)鏡像配置文件則主要用于給Makeimag工具生成操作系統(tǒng)鏡像，包括.bib、.reg、.dat、.db等文件。
由于BSP是通過克隆生成的，所以源代碼配置文件可以不做什么修改，只需根據(jù)需要，對鏡像配置文件做相應(yīng)的修改就行了。
3．2 在Platform Builder中配置內(nèi)核并編譯映像
具體步驟是打開Platform Builder,通過Manage Catalog Features調(diào)入上面生成的BSP（即.cec文件），運(yùn)行NewPlatform Wizard生成一個新的Project,通過Build菜單，編譯便可得到Windows CE.net映像文件NK.nb0和NK.bin。
3．3 導(dǎo)出平臺SDK并編寫應(yīng)用程序
編譯完成后，通過project菜單中的Export Wizard導(dǎo)出一個平臺SDK，供在Embedded Visual C++或者Visual Studio.net中開發(fā)上層應(yīng)用軟件使用。
3．4 下載映像并脫機(jī)運(yùn)行
通過CE網(wǎng)卡下載Windows CE.net的映像文件到Flash中，脫機(jī)按復(fù)位鍵，屏幕上顯示W(wǎng)indows CE.net的啟動畫面，說明Windows CE.net已成功運(yùn)行。開發(fā)的上層應(yīng)用軟件則可以通過PC機(jī)上的ActiveSyn同步軟件下載到Flash中。
至此，基于Windows CE.net的智能信息終端的開發(fā)就已完成。通過開發(fā)過程可以看出，Microsoft公司提供的Windows CE.net操作系統(tǒng)及其開發(fā)工具，給我們提供了極大方便，大大縮短了產(chǎn)品研發(fā)的時間。
結(jié)語
本文介紹的基于Winodws CE.net的智能移動信息終端具有功能強(qiáng)、性能穩(wěn)定、功耗小等特點，適用于當(dāng)前的移動高端信息產(chǎn)品，應(yīng)用前景較好。目前，本文所設(shè)計的系統(tǒng)已成功的應(yīng)用于軍警用移動信息終端中。
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