基于Intel PXA270的WinCE操作系統移植

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。該部分實(shí)例參見(jiàn)參考文獻4，這里不再詳述。

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