嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE.NET在S3C2410平臺上的移植

 因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)的環(huán)境要求，嵌入式操作系統(tǒng)一般需要提供可添加或可裁減的內(nèi)核及其他功能，以能夠讓用戶根據(jù)需要進(jìn)行配置。

目前，嵌入式微處理器種類很多，嵌入式操作系統(tǒng)要支持盡可能多的處理器，這就要完成操作系統(tǒng)針對不同處理器的定制。

本文分析了嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE。NET的特點(diǎn)，并利用工具Platform Builder 4。2完成了其在以ARM920T為核心的S3C2410處理器上的定制。

1 Windows CE系統(tǒng)和Platform Builder 4.2

Windows CE是微軟推出的一個32位、多線程、多任務(wù)的嵌入式操作系統(tǒng)，是微軟專門為信息設(shè)備、移動應(yīng)用、嵌入式應(yīng)用等設(shè)計的嵌入式模塊型操作系統(tǒng)。用戶可選擇、組合和配置Windows CE。NET的模塊和組件來創(chuàng)建用戶版的操作系統(tǒng)。

Windows CE。NET是WindOWS CE 3。0的后繼產(chǎn)品，其系統(tǒng)組成如圖1所示。Windows CE。NET為快速建立下一代智能移動和小內(nèi)存占用的設(shè)備提供了一個良好的實(shí)時操作系統(tǒng)，它具備完整的操作系統(tǒng)特性集和針對端對端開發(fā)的環(huán)境，并包括了定制設(shè)備所需要的一切，例如，聯(lián)網(wǎng)能力、實(shí)時性、小內(nèi)存占用、多媒體以及Web瀏覽功能。

Platform Builder 4。2是微軟提供給Windows CE。NET開發(fā)人員進(jìn)行基于Windows CE。NET平臺下嵌入式操作系統(tǒng)定制的集成開發(fā)環(huán)境。它提供了所有進(jìn)行設(shè)計、創(chuàng)建、編譯、測試和調(diào)試Windows CE。NET操作系統(tǒng)平臺的工具，開發(fā)人員可以通過交互式的環(huán)境來設(shè)計和定制內(nèi)核、選擇系統(tǒng)特性，然后進(jìn)行編譯和調(diào)試。同時開發(fā)人員還可以利用Platform Builder來進(jìn)行驅(qū)動程序和應(yīng)用程序項(xiàng)目的開發(fā)等。

2 硬件平臺

HHARM9-EDU開發(fā)平臺是由華恒公司開發(fā)的一套用于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的平臺，它由核心板和底板組成。核心板上集成了Samsung S3C2410處理器、16 M 的FLASH 和64 M SDRAM。Samsung的S3C2410處理器是一款高性價比、低功耗、體積小、高性能、高集成度的微處理器，它采用203 MHz的ARM920T內(nèi)核，集成了16 KB指令緩存和16 KB數(shù)據(jù)緩存，并利用MMU實(shí)現(xiàn)對虛擬內(nèi)存的管理，LCD控制器支持STN屏或FTT屏，支持NAND flash。核心板功能模塊見圖2。

3 Windows CE. NET系統(tǒng)移植

3.1 移植流程

從根本上說，Windows CE。NET的移植過程也就是改寫B(tài)SP的過程。BSP又稱板級支持包，它是一個包括啟動程序、OEM適配層程序(OAL)、標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)板(SDB)和相關(guān)硬件設(shè)備的驅(qū)動程序的軟件包。BSP是基于Windows CE。NET平臺系統(tǒng)的主要部分。操作系統(tǒng)移植步驟為:

1)對操作系統(tǒng)進(jìn)行裁減，配置各個組件并且修改相關(guān)的配置文件;

2)開發(fā)目標(biāo)設(shè)備系統(tǒng)上的設(shè)備驅(qū)動程序，建立定制的CE操作系統(tǒng)映像文件;

3)將目標(biāo)文件下載到目標(biāo)設(shè)備上進(jìn)行調(diào)試;

4)定制操作系統(tǒng)內(nèi)核后，導(dǎo)出平臺SDK，供在Embedded Visual C++中開發(fā)上層應(yīng)用軟件。

移植流程見圖3

開發(fā)工具Platform Builder自身就提供了多種目標(biāo)板的BSP。如果用戶的目標(biāo)板和Platform Builder提供的相同，那么只需要重新編譯生成相應(yīng)的系統(tǒng)鏡像下載到目標(biāo)板即可。但是實(shí)際情況更多的可能是處理器相同，而板上的外圍設(shè)備接口不同，這時候只有修改Platform Builder中相同或相近的處理器的BSP來生成一個新的BSP，這樣就可以大大減少BSP的研發(fā)周期。

3.2 基于S3C2410板的BSP開發(fā)

BSP的開發(fā)主要包括Bootloader、OAL、本地驅(qū)動程序的開發(fā)以及一些文件的配置 。

1)Bootloader就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。通過這段小程序，可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。它存放于目標(biāo)平臺的非易失性存儲介質(zhì)中，如ROM 或Flash。本文移植使用的是華恒公司提供的ppcboot。

2)OAL即設(shè)備商適配層中位于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的目的是為了實(shí)現(xiàn)Windows CE。NET內(nèi)核和目標(biāo)硬件之間的通信，包括處理中斷、定時器等。

3)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)動程序直接和硬件打交道。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LCD驅(qū)動程序源碼為例，根據(jù)華恒的參考資料，需要對PB的原有驅(qū)動進(jìn)行如下修改:

WORD TempBuffer[241][320]; // 改后buffer的大小

S3C2410DISP::S3C2410DISP(void)

{

RETAILMSG(0,(TEXT("++S3C2410DISP::S3C2410DISP ")));

//setup up display mode related constants

m_nScreenWidth=240; //屏幕寬由原來的480改為240

m_nScreenHeight=320; //屏幕高由原來的640改為現(xiàn)在的320

m_colorDepth=16;

m_cbScanLineLength=m_nScreenWidth*2;

m_FrameBufferSize=m_nScreenHeight*m_cbScanLineLength;

//memory map register access window ，frame buffer，and program LCD controller InitializeHardware();

寄存器設(shè)置是由D:WINCE420PLATFORMsmdk2410KERNELHALcfw。c中的InitDisplay函數(shù)進(jìn)行設(shè)置。驅(qū)動中通過讀注冊表中的相應(yīng)鍵的值來獲得framebuffer的地址。

[HKEY_LOCAL_MACHINEDriverS3C2410CONFIG]

"DisplayDll"="s3c2410disp。dll"

"LCDVirtualFrameBase"=dword:ac100000[!--empirenews.page--]

"LCDPhysicalFrameBase"=dword:30100000

4)平臺文件的配置。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、Sources、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(二進(jìn)制映像文件)、。reg(注冊表文件)、。dat(文件系統(tǒng)描述文件)、。db(數(shù)據(jù)庫文件)。本文中源代碼配置文件只對配置文件做了相應(yīng)的修改。

利用上述生成的BSP，通過Platform Builder創(chuàng)建一個新的平臺，本文直接選擇Mobile Handheld平臺，接下來根據(jù)需要進(jìn)行選擇。最后在WINCE42OPUBLICplatformRelDirSAMSUNG_SMDK2410_ARMV4Release下得到NK。bin，對其進(jìn)行壓縮之后燒寫到Flash中。同時導(dǎo)出平臺的SDK，供在EVC上開發(fā)應(yīng)用程序。

3.3 在目標(biāo)設(shè)備上操作系統(tǒng)鏡像的調(diào)試

開發(fā)板和PC機(jī)可以通過串行餅行端口、以太網(wǎng)和JTAG/BDM 來進(jìn)行操作系統(tǒng)映像的下載。本文中，開發(fā)板同PC機(jī)接網(wǎng)線、串口線，設(shè)定超級終端，最后系統(tǒng)在開發(fā)板上運(yùn)行。

4 結(jié)束語

本文簡單介紹了Windows CE。NET在HHARM9-EDU 的移植過程，對于其他處理器平臺，同樣具有參考價值。Windows CE。NET在不同硬件平臺上的移植主要是根據(jù)對應(yīng)的硬件修改BSP的過程，驅(qū)動程序的設(shè)計是構(gòu)建BSP的關(guān)鍵之一，在沒有新的外設(shè)情況下，驅(qū)動的設(shè)計可以在PB提供的源碼基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。對于有新的硬件設(shè)備情況下就要對其進(jìn)行重新編寫。