基于Intel PXA270的WinCE操作系統移植
摘要： 本文利用PlatformBuilder工具并以EEliod Evluation開發板為對象，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發的應用程序的運行結果。
Abstract：
Key words :
隨著科學技術進步和3G時代的到來,高性能PDA產品作為一種電子消費品越來越受青睞。作為這些高性能的PDA產品核心的嵌入式實時操作系統是開發嵌入式應用的關鍵環節。向來以界面友好，易操作性，易開發性為賣點的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,不同硬件環境下的移植成為了限制其進一步發展的障礙。本文利用PlatformBuilder工具并以EEliod Evluation開發板為對象，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發的應用程序的運行結果。
1.系統硬件平臺
論文使用的開發平臺為深圳億道公司提供的EEliod Evluation開發板，該開發板采用的是基于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。可用于手機、便攜式終端(PDA)、網絡存儲設備、骨干網(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 產品的開發中，有兩個重要的方面，一個是內核定制，一個是應用程序的開發，微軟在這兩個方面都提供了非常好的開發工具，這就是內核定制工具 Platform Builder 和應用程序開發工具 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發環境。它提供了所有進行設計、創建、編譯、測試和調試 Windows CE.net操作系統平臺的工具。同時，還可利用 Platform Builder 來進行驅動程序開發和應用程序項目的開發等。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發工具。
3 操作系統移植
Windows CE.net并不是一個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合定制CE。操作系統移植步驟為:1)對操作系統進行裁減,配置各個組件并且修改相關的配置文件;2)開發目標設備系統上的設備驅動程序,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++中開發上層應用軟件。
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中，如ROM或Flash。在開發CE的過程中，它主要用于啟動硬件和下載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，同時又涉及到以太網下載協議（TFTP，當然也可能通過串口）和映像文件格式。因此從零實現的話，會需要相當長的過程。好在微軟為每種類型的CPU都提供了某種標準開發板的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。一些新的評估板可能會由第三方的廠商來提供Bootloader。如果硬件平臺是從這樣的基板設計而來的話，那么最好去尋求這些廠商獲取Bootloader來移植，以減少工作量。本文移植使用的就是PXA270 Bootloader。
3.2驅動程序的開發
與其他操作系統一樣，Windows CE.net也提供了驅動軟件，這些軟件的目的是驅動內部和外圍的硬件設備，或者為他們提供接口。驅動程序將操作系統和設備連接起來，使得操作系統能夠識別設備并為應用程序提供設備服務。目前基于 Windows CE.net的兩種模型是本機設備驅動程序和流接口驅動程序。
本機設備驅動適于集成到 Windows CE.net平臺的設備。通用 LED 驅動和電源驅動就是這樣的例子。微軟提供了定制接口的方式來支持內部設備驅動程序，絕大多數的開發人員不需要編寫本機設備驅動程序。
另外一種驅動模型是具有定制接口的流接口驅動程序，它是一般類型的設備驅動程序。流接口驅動程序表現為用戶一級的動態鏈接庫 DLL，用來實現一組固定的函數稱為流接口函數，這使得應用程序可通過文件系統訪問這些驅動程序。該部分實例參見參考文獻4，這里不再詳述。
3.3 操作系統配置、編譯和下載
針對開發中使用的開發平臺和應用需求，下面我們使用Windows CE.net操作系統移植開發工具Platform Builder來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或者驅動程序開發后，就可以用CEC Editor來編輯一個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文件來增加或者刪除某個功能單元，PB會解釋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文件實例
圖2 加載CEC文件實例
3.3.2 配置操作系統
選擇File->New Platform來開始一個“New Platform Wizard”，按照Platform Wizard 完成平臺的基本配置，在第三步選擇BSP包時，選擇 EMDOOR SYSTEMS XSBASE270：ARMV4I。因為我們開發用到的是億道公司提供的BSP包。在第四步選擇Internet Application ，第五步選擇組件時我們要選取 .net CF1.0支持，這是因為在使用.Net CF2.0時有些依賴的部件無法選擇，通過選擇.Net CF1.0支持就完成選擇了。
完成向導后，在編譯內核鏡像前，需要在Catalog中添加一些我們需要的組件和配置整個平臺系統變量。在Catalog中點擊右鍵就可以添加組件到工程中?？梢栽诓藛蜼iew/Catalog中打開Catalog窗口，將選用到的組件添加到系統中。
針對本文中應用程序開發的需要，在EELiod 開發平臺上選用的系統配置方案為：
（1）添加Usb Activesync (文件同步)
(Catalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> Applications - End User->ActiveSync-> File Sync)
?。?）添加COM組件運行時加載支持
(Catalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> Applications and Services Development-> Component Object Mode-> COM-> CoCreateGuid functionality for OLE32)
（3）添加USB Mass Storage
(Catalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> Core OS Services-> USB Host Support ->USB Storage Class Driver)
?。?）添加Fat File System
(Catalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> File Systems and Data Store -> Storage Manager-> FAT File System)
（5）添加Disk Partition
(Catalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> File Systems and Data Store -> Storage Manager-> Partition Driver)
?。?）添加軟鍵盤
(Catalog->Core OS -> Windows CE.net devices -> File Systems and Data Store -> Storage Manager-> Storage Manager Control Panel Applet)
?。?）添加USB Client 驅動
(Catalog-> Device Drivers -> USB Function -> USB Function Clients -> Serial)
（8）添加網卡驅動
(Catalog-> Third Party-> BSPs -> Emdoor Systems XSBase270: ARMV4I -> Device Drivers -> Networking－>Local Area Networking(LAN) devices->lan91c111)
?。?）添加Usb Activesync (USB Function).
(Catalog-> Third Party-> BSPs -> Emdoor Systems XSBase270: ARMV4I -> Device Drivers -> USB Function->USB Function Bus Drivers->PXA27x USB Function)
3.3.3編譯平臺
在配置好操作系統后，下一步就是編譯，編譯過程分成4個階段:sysgen階段、特征編譯(feature build)階段、發行目錄拷貝(release copy)階段、映像生成(make image)階段。PB編譯工具先產生頭文件(header files )、成生模塊(modules ) ,再把每個最后得到的模塊拷貝到發行目錄下，最后產生二進制系統映像(默認為NK.bin)。在開始編譯前，需要通過Platform->Setting對話框來配置一些編譯選項，在該系統中所設置編譯選項如圖3所示。
圖3 配置平臺編譯設置
3.3.4 下載鏡像
編譯整個平臺，待編譯成功后會在Release目錄($ FLATRELEASEDIR )下會找到一個Bootloader 鏡像文件eboot.nbo和系統鏡像文件NK.bin。在向目標板上下載系統鏡像文件之前，先要在目標板上下載BootLoader鏡像文件。下載BootLoader鏡像使用jflash工具。具體使用方法為將Eboot.nb0復制到jflash工具執行文件所在的目錄，打開命令行，轉到Jflash目錄，執行 Jflash PXA270 eboot.nb0 命令。
Jflash 使用PC機的并口將eboot.nb0下載到開發板，上面命令中Pxa270是我們開發板上JTAG接口的相關配置信息。向目標板上下載系統鏡像的途徑有多種，如通過串口、并口、網卡、USB等。只要BootLoader PC機上支持，可以選擇效率高的一種來下載鏡像。本論文中我們用到的BootLoader程序Eboot支持網卡下載，使用Platform Builder自帶下載工具下載。下載配置如圖4所示：
Target->Connectivity Options in Platform Builder.
圖4 操作系統鏡像下載
4.應用程序開發
在Windows CE.net嵌入式操作系統上進行應用程序開發時，首先要考慮到一個問題：應用程序開發、調試和運行在不同的平臺之間進行的。所以我們在進行開發前，首先要導出一個針對該系統的開發工具包（SDK），這一步工作要在編譯完操作系統后完成。將編譯好的SDK安裝到開發的PC機上，就可以使用EVC進行應用程序開發了。圖5為在論文所定制和移植的操作系統上開發的兒童多媒體詞典的運行效果圖。
圖5 兒童多媒體詞典的運行效果圖
5.結束語
嵌入式操作系統應用在千變萬化的硬件環境中,所以要根據硬件環境的變化進行配置,來滿足不同的應用要求。本文介紹了Windows CE.net在Intel PXA270的移植過程,對于其他處理器硬件環境，同樣具有參考價值。
本文作者創新點為解決了Windows CE.net在Intel PXA270的移植過程中的重點和難點，對嵌入式系統開發具有參考價值。
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