WinCE的OLED驅動(dòng)程序設計

　　Windows CE是一個(gè)新的、可移植的、實(shí)時(shí)的、模塊化的操作系統，具有簡(jiǎn)捷、高效的完全搶先式多任務(wù)操作核心，支持強大的通信和圖形顯示功能， 能夠適應廣泛的系統需求， 在最新一代的工業(yè)和家用電子設備中得到了廣泛的應用。

　　在進(jìn)行嵌入式Windows CE 項目開(kāi)發(fā)的過(guò)程中， 經(jīng)常需要根據需求定制顯示屏， 如何為定制的顯示屏開(kāi)發(fā)Windows CE 驅動(dòng)程序成為嵌入式系統開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵步驟。本文在深入研究Windows CE 驅動(dòng)程序工作原理的基礎上， 以維信諾VGG13264C 132×64 OLED 顯示模塊的WindowsCE 驅動(dòng)程序設計為例， 詳細闡述了嵌入式Windows CE 驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程，并對設計實(shí)現的驅動(dòng)程序進(jìn)行了測試。

　　1 Window CE 的系統體系結構

　　Windows CE 是微軟設計開(kāi)發(fā)的一種可升級的搶先式多任務(wù)32 位實(shí)時(shí)操作系統。一個(gè)基于Windows CE 的平臺主要由以下幾部分組成：Windows CE 內核組件、OAL 層和驅動(dòng)程序。OAL 層和驅動(dòng)程序作為目標設備和Windows CE 內核組件之間的接口， 將操作系統上層與硬件隔離， 便于支持硬件擴展和即插即用功能，圖1 詳細描述了三者之間的關(guān)系。

　　2 Windows CE 中斷處理

　　Windows CE 將中斷處理分為兩個(gè)步驟： 中斷服務(wù)例程(ISR)和中斷服務(wù)線(xiàn)程(IST)。把每個(gè)硬件的設備中斷請求(IRQ) 和一個(gè)ISR 聯(lián)系起來(lái)， 當一個(gè)中斷發(fā)生并未被屏蔽時(shí)，內核調用該中斷注冊的ISR.因為ISR 運行于內核模式， 所以應設計得盡可能短，ISR 引導內核調度和啟動(dòng)合適的IST,IST 在設備驅動(dòng)程序軟件模塊中編寫(xiě)， 運行于用戶(hù)模式， 它從硬件獲取或向硬件發(fā)送數據和控制代碼， 并進(jìn)一步處理設備中斷。Windows CE 還提供了中斷嵌套功能， 即在一個(gè)ISR 運行時(shí)， 內核并不關(guān)閉中斷， 當優(yōu)先級比之高的中斷發(fā)生時(shí)，內核保存當前執行的中斷服務(wù)例程ISR 的運行狀態(tài)， 掛起該ISR,轉而執行更高優(yōu)先級中斷的ISR.等到高優(yōu)先級中斷的ISR執行完后，被掛起的低優(yōu)先級中斷的ISR 才重新開(kāi)始被CPU 調度執行。Windows CE 的中斷處理框圖如圖2 所示。

　　3 Windows CE 設備驅動(dòng)程序

　　設備驅動(dòng)程序將操作系統和設備連接起來(lái)， 使操作系統能夠識別設備， 并為應用程序提供服務(wù)。

　　3.1 設備驅動(dòng)程序模型

　　Windows CE 提供了用于驅動(dòng)開(kāi)發(fā)的模型，其中包括來(lái)自其他操作系統的驅動(dòng)程序模型。

　　因為有這些多變的驅動(dòng)程序模型， 使Windows CE可以適應大部分的內部和外圍設備。目前，Windows CE提供了4 種設備模型，其中兩種是專(zhuān)用于Windows CE模型， 另外兩種外部模型來(lái)自其他的操作系統， 匯總如圖3 所示。

　　3.2 本機驅動(dòng)程序

　　要把Windows CE 移植到目標平臺上， 必須為平臺上已建立的設備提供驅動(dòng)程序。一些類(lèi)型的設備， 如鍵盤(pán)、顯示器和PC 卡插槽等對操作系統都有一個(gè)自定義接口。因為這些接口是專(zhuān)門(mén)用于Windows CE 的，所以稱(chēng)這類(lèi)驅動(dòng)程序為本機驅動(dòng)程序。Windows CE 平臺生成器提供本機設備驅動(dòng)程序的樣本，可考慮把本機設備驅動(dòng)程序樣本應用到平臺上， 而不需要再從頭開(kāi)發(fā)自己的本機驅動(dòng)程序。用戶(hù)可根據驅動(dòng)程序樣本快速開(kāi)發(fā)自己的驅動(dòng)程序。3.3 流接口驅動(dòng)程序

　　流接口驅動(dòng)程序由設備管理應用程序加載、管理和卸載，與具有單獨目的接口的本機驅動(dòng)程序相比，所有流接口驅動(dòng)程序使用同一個(gè)接口并調用同一個(gè)函數集---流接口函數。流接口驅動(dòng)程序把外設抽象成一個(gè)文件， 使用標準文件I/O 函數和電源管理函數， 這些函數由Windows CE 操作系統的內核使用。流接口驅動(dòng)程序的入口點(diǎn)函數為： XXX_ Init、XXX_Deinit、XXX_IOCONtrol、XXX_Open 、XXX_Close 、XXX_PowerDown 、XXX_PowerUp 、XXX_Read 、XXX_Seek 、XXX_Write .流接口驅動(dòng)程序函數的作用及調用關(guān)系如表1 所示。

　　表1 Windows CE 下流接口驅動(dòng)程序函數作用及調用關(guān)系

　　流接口驅動(dòng)程序從設備管理器和通過(guò)文件系統調用的應用程序接受命令，裝入驅動(dòng)將這些命令翻譯成其所控制設備的適當操作的所有信息。所有的流接口驅動(dòng)， 無(wú)論它管理的是內置式設備還是可安裝式設備，是系統引導加載還是動(dòng)態(tài)加載， 它們與其他的系統組件都有類(lèi)似的交互過(guò)程。

　　3.4 設備驅動(dòng)程序的初始化過(guò)程

　　在Windows CE 中， 所有的設備驅動(dòng)程序都以動(dòng)態(tài)鏈接庫(DLL) 的形式存在，需要通過(guò)進(jìn)程加載。設備驅動(dòng)程序向外提供接口函數，應用程序使用API 對設備進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。Windows CE 共有三類(lèi)系統進(jìn)程用來(lái)加載驅動(dòng)程序：Device.exe 、GWES.exe 、FileSys.exe .驅動(dòng)程序的初始化過(guò)程為：設備上電---啟動(dòng)bootloader---啟動(dòng)NK.exe---啟動(dòng)Device.exe---初始化數據結構和I/O---加載總線(xiàn)枚舉器---枚舉注冊表Driver/BuildIn 下所有的子鍵。這里的枚舉就是循環(huán)調用ActivateDeviceEx 函數加載驅動(dòng)程序。

　　4 Windows CE 開(kāi)發(fā)流接口驅動(dòng)程序實(shí)例

　　以維信諾VGG13264C 132×64 OLED 顯示模塊的驅動(dòng)程序為例， 具體闡述Windows CE 驅動(dòng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程。

　　4.1 硬件結構

　　系統硬件以飛凌OK6410-B 開(kāi)發(fā)板為主板， 以維信諾VGG13264C 顯示模塊為OLED 顯示屏。系統硬件框圖如圖4 所示。

　　飛凌OK6410 -B 開(kāi)發(fā)板基于三星公司最新的ARM11 處理器S3C6410 , 擁有強大的內部資源和視頻處理能力，可穩定運行在667 MHz 主頻以上， 支持MobileDDR 和多種NAND Flash .FL6410 開(kāi)發(fā)板上集成了多種高端接口， 如復合視頻信號、攝像頭、USB、SD 卡、液晶屏、以太網(wǎng)等， 豐富的接口可幫助用戶(hù)實(shí)現高端產(chǎn)品級設計。

　　維信諾VGG13264C 是132 列×64 行點(diǎn)陣的OLED 單色、字符、圖形顯示模塊， 使用單芯片SSD1303T6 進(jìn)行驅動(dòng)，具有8 位并行數據接口， 模塊內含132×64 顯示數據RAM, 通過(guò)用戶(hù)I/O 接口連接到飛凌OK6410-B 開(kāi)發(fā)板。

　　4.2 流接口驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)過(guò)程

　　Windows CE 提供了兩種編寫(xiě)流接口驅動(dòng)的方法：

　　(1) 通過(guò)編寫(xiě)動(dòng)態(tài)鏈接庫的方法實(shí)現; (2) 通過(guò)修改BSP的方法實(shí)現。由于第二種方法可以加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度， 在該實(shí)例中，使用修改BSP 的方法進(jìn)行流接口驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)， 其開(kāi)發(fā)步驟為： 首先在BSP 中新建一個(gè)目錄，編寫(xiě)驅動(dòng)程序文件并確定驅動(dòng)程序向外提供的接口函數，然后進(jìn)行注冊表設置， 最后進(jìn)行測試。

　　(1) 驅動(dòng)程序代碼編寫(xiě)

　　設備初始化使用OED_Init 函數實(shí)現， 設備卸載使用OED_Deinit 函數實(shí)現。在OED_Init 函數中，使用DrvLib_MapIoSpace 函數實(shí)現物理地址到虛擬地址映射;在OED_Deinit 函數中， 使用VirtualFree 函數釋放驅動(dòng)程序使用的虛擬內存從而實(shí)現了設備的卸載。

　　設備的I/O 控制向設備發(fā)出命令， 按照維信諾VGG13264C OLED 顯示模塊的時(shí)序關(guān)系，通過(guò)控制相應管腳的電平高低實(shí)現向設備發(fā)出命令。設備的I/O 控制在OED_IOControl 函數中實(shí)現， 函數部分代碼如下：

(2) 向外提供函數接口

　　隨著(zhù)嵌入式系統廣泛應用到信息家電、工業(yè)控制、移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，大量嵌入式系統的開(kāi)發(fā)必將對人類(lèi)科技的發(fā)展起著(zhù)重要的作用。本文介紹的基于嵌入式操作系統Windows CE 的驅動(dòng)程序會(huì )幫助讀者開(kāi)發(fā)出更多的