WINCE操作系統簡介

WinCE操作系統是通用型的嵌入式操作系統，它是一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統，是基于掌上型電腦類的電子設備操作系統，它是精簡的Windows 95，WindowsCE的圖形用戶界面相當出色。它1996年開始發布Windows CE 1.0版本，2004年7月發布了Windows CE .NET 5.0版本，目前用得最多的是WindowsCE .NET 4.2版本，其發展速度也是很快的，功能_上自不必描述，它的主要應用領域有PDA市場、PPC、Smartphone、 工業控制、醫療等。

操作系統移植的原因

為了更快的適應市場需求，在實際開發過程中，我們更傾向于移植操作系統而不是重新開發操作系統。這樣不但可以節省時間，還能大大提高開發效率。

由于嵌入式系統是一個軟硬件緊密結合的系統，因此操作系統移植包含兩個層面上的工作：一個層面是CPU級的，另一個層面是板級的。由于WinCE操作系統幾乎完全是用C語言編寫的，所以可移植到眾多的32位微處理器。上。這其中包括ARM、x86、MIPS 和SH等， 而且CPU級的移植通常由微軟或芯片制造商來完成，這會極大地減輕OEM廠商開發過程中移植操作系統的工作量，但板級層面的移植則還是需要由OEM廠商來完成的。

一般來說，一個WinCE系統包括四層結構：應用程序、WinCE內核映像、板級支持包（BSP）、硬件平臺。而基本軟件平臺則主要由WinCE系統內核映像（OS Image）和板卡支持包（BSP） 兩部分組成。因為WinCE系統是一個軟硬件緊密結合的系統，因此即使CPU處理器相同，但是如果開發板上的外圍硬件不相同， 這個時候還是需要修改BSP來完成一個新的BSP。 因此換句話說，就是WinCE 的移植過程主要是改寫BSP的過程。

嵌入式OS負責嵌入式系統全部軟、硬件資源的分配、調度，控制和協調各部件的工作，與普通OS相比，嵌入式OS在系統實時高效性、硬件依賴性、軟件固化及應用的專用性方面具有較為突出的特點。

WINCE在ARM平臺的移植及驅動技術

1、啟勵程序Bootloader的移植步驟

BootLoader就是在操作系統內核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始化硬件設備、建立內存空間映射圖，從而將系統的軟硬件環境帶到一個合適狀態，以便為最終調用操作系統內核準備好正確的環境。在嵌入式系統中，通常并沒有像BIOS那樣的固件程序（有的嵌入式CPU也會內嵌一段短小的啟動程序），因此整個系統的加載啟動任務就完全由BootLoader來完成。

修改Bootloader是移植WinCE系統第一步，也是關鍵的一步。只有得到一個穩定工作的啟動程序，才能夠進-步完成WinCE BSP的移植。Bootloader主要用來管理目標平臺的啟動過程，它是一段單獨的程序代碼，通過這段小程序可以初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖和下載操作系統的映像文件等，從而將系統的軟硬件環境帶到一個合適的狀態，它- -般存放于目標平臺的非易失存儲介質中， 如ROM或Flash。

一般來說，對于Bootloader的功能，不同的場合區別很大。比如，在桌面Windows版的PC硬件平臺，上，由于硬件啟動根本就不通過Bootloader （而是通過BIOS），所以Bootloader就無需對CPU加電后的初始化做任何工作; 而在嵌入式WinCE平臺上，Bootloader 是最先被執行的程序，所以就必須包括加電初始化程序，同時通常Bootloader必須包含下載WinCE映像文檔的功能。由于Bootloader會涉及到基本的硬件操作，如CPU的結構、指令等，也會又涉及到以太網下載協議和映像文檔格式。因此，從零開發實現的話會需要相當長的過程，通常的做法是利用微軟為每種類型的CPU提供的某種標準研發板的Bootloader例程。

根據我在這次項目移植得到的經驗，Bootloader 的移植步驟主要是：①是修改相應的dir、source 文件;②是修改makefile.inc;③是修改boot.bib，使其不與config.bib中的內存分配造成沖突;④是改進eboot， 因為eboot燒寫NK.BIN的時候會查找BINFS分區，然后把下載的image燒寫到BINFS分區。

2、OAL的移植步驟

OAL的全稱是OEMAdaption Layer，即原始設備制造商適配層。它是位于Windows CE內核和目標硬件平臺之間的一個代碼層，OAL主要負責WindowsCE與硬件通信，它與CPU、中斷、內存、時鐘和調試口等核心設備相關，也是OAL各個模塊代碼被編譯后（.lib） 和其它內核庫鏈接到一一起形成Windows CE的內核可執行文檔NK.EXE的關鍵。簡單的說，OAL就是用來屏蔽CPU平臺的細節和抽象硬件功能，以實現操作系統內核的可移植性。

從邏輯結構上看，OAL位于WinCE操作系統的內核與硬件之間，是連接WinCE系統與硬件的樞紐;從功能上看，OAL頗似桌面PC.上的BIOS，具有初始化設備、引導操作系統以及抽象硬件功能等作用。但與B10S不同的是，0AL隸屬于操作系統，是操作系統的一部分。在WinCE6.0中，OAL首先起了穿針引線的作用，這一點可從其啟動代碼看出來。第二個作用，暴露一些OEM函數供Kerel調用，具體哪些函數由OEMGLOBAL決定。為了方便BSP的升級，6.0基本保留了原來的函數結構。所以，我們可以選擇5.0的BSP為參考，將其移植到6.0上來。PB6.0 的安裝目錄中也包涵一些BSP，其中DeviceEmulator就是模擬S3C2410平臺。所以，我們也可以此為參考。總之，OAL代碼的來源不是問題。問題是如何快速編譯這些代碼，并驗證其正確性。

下面將介紹快速調試OAL的方法。

首先Clone一個BSP，命名為2410Tiny。如果從5.0的BSP移植，需要修改相應的目錄結構，在6.0中不存在CEC文件，需要做轉換。Clone完成后的BSP如下圖所示：

其中CATALOG目錄中存放的是2410Tiny.pbcxml，它是CE6.0中BSP的組織文件，類似5.0中的CEC文件。CESYSGEN存放了一個Makefile文件。

FILES目錄存放了平臺對應的配置文件如BIB、REG等。這里我們將platform.bib和platform.reg中的內容清空，注意是清空！ Config.bib 的內容確保準確。

刪除SRC目錄下的Drivers目錄，并修改dirs文件，去掉Drivers行。如下圖所示：

至此，2410Tiny的BSP準備完成，用此BSP定制一個OSDesign。在選擇模板時選CustomDevice （第二項），然后直接點擊完成，結束向導。進入平臺屬性頁進行設置，如下圖所示：

完成后，在Catalog Items中選中CEDB Database Engine項（我開始沒選擇該項，結果編譯出了一堆錯誤，將該項選中后，重新編譯，就順利通過了。）點擊編譯按鈕開始編譯系統。

等它編譯著吧，我們繼續往下看。之所以能把SRC目錄下的Drivers刪除，是因為我們現在還處于調試OAL的階段，可以暫時不考慮Drivers。只要有OAL和KERNEL，WinCE 就能跑起來。從這個角度來說，我覺得OAL用來抹平MCU的差異，而Drivers則是抹平外圍設備的差異。

大概10分鐘后，編譯完成了，最終生成的NK.bin文件有3M多，如下圖所示：

這時，我們可以啟動BOOTLOADER，完成相關配置后下載該NK.bin文件，如下圖所示：

3M多的NK，下載需要14秒左右。由于啟用了KITL，所以最終在DebugOutput中看到WinCE啟動的相關信息，如下圖所示：

現在我們可以用PB6.0的Debug工具進行簡單調試。先用Target Control查看系統運行的進程：

可以看到，目前WinCE6.0只運行了兩個進程，NK.exe對應的就是我們的OAL.exe！再看看線程和模塊的情況：

至此，可以認為WinCE6.0 的OAL已經可以正常工作。

從我在這次項目中得到的經驗來看， Windows CE安裝目錄的子目錄中都包含有OAL的部分源碼。OAL的移植實現應是在fwxsc1.s. main.c、 Flash.c、Edeviceinit.c等文件中， 可根據實際需要修改相應的代碼。在OAL移植過程中，主要是修改這幾個函數：修改Startup.s函數、修改串口調試函數、修改OEMInit函數、修改系統時鐘函數和修改中斷處理函數等。實際上，大多數情況下開發工程師對OAL只要修改即可，甚至無需修改。

3、驅動程序的移植和開發

驅動程序（Device Drivers）是指能夠管理虛擬或者物理設備、協議、服務等的一段軟件模塊，操作系統是通過驅動程序直接和硬件打交道的。設備驅動程序能為WinCE提供設備控制功能， 包括： LCD/LED/VGA/SVGA顯示設備、鼠標、鍵盤和觸摸屏等。根據我在這次項目移植得到的經驗，建議設備驅動程序的移植可通過Platform Builder創建一一個新的平臺，然后再根據硬件平臺的需要插入和移除驅動。一般來說，需要修改的文件有Plaform. Bib、Platform. reg及驅動程序源代碼等。

4、平臺文件配置的修改

平臺配置文件包括源代碼配置文件和操作系統鏡像配置文件。源代碼配置文件主要是告訴Build工具需要用到的路徑，包括Dirs文件、Sources 文件和Makefile文件等。操作系統鏡像配置文件則主要用于給Makeimag工具生成操作系統鏡像，包括.bib、.reg、 .dat、 .db等文件。因此，在進行BSP移植的時候，也需要對這些平臺配置文件進行適當的修改和變更。

5、移植時需特別注意的地方

很多嵌入式開發實踐都證明BSP移植是一個挺復雜、煩瑣的過程。因為WinCE不同版本的BSP包的組織結構是不同的，所以會導致很多鏈接庫無法找到或者是這些庫已經被替換、刪除，唯一的方法是只有耐心的根據錯誤提示來一一定位修改。

例如，在移植Bootloader時因為Bootloader的下載、燒寫、啟動鏡像過程會涉及到內存地址，所以在處理各種入口地址時應該要避免出現差錯或內存超出范圍，尤其是處理地址沖突時需要特別小心。還有在移植OAL時， startup.s以及OEMInitDebugSerial兩個函數需要特別注意，因為它們主要是初始化硬件及串口，系統運行及驅動調試的基礎，如果硬件配置以及調試串口有改變，則需要適當的修改