利用MC68HC908開(kāi)發(fā)Pocket PC掌上電腦外設

關(guān)鍵詞：MC68HC908 Pocket PC Windows CE 外設

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PEWIN-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1 程序使用的API函數