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引言 近年來，隨著硬件復雜性、多樣性和應用復雜性的增加，軟件開發(fā)工作量急劇增長，傳統(tǒng)的開發(fā)模式已經(jīng)不能適應系統(tǒng)z雜性的增長。而嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式軟件的運行平臺和開發(fā)平臺，它的引入極大地提高了軟件的開發(fā)效率，方便了軟件的維護。Windows CE是Microsoft公司順應計算技術(shù)小型化、分散化趨勢而推出的搶占式多任務32位嵌入式操作系統(tǒng)，具有強大的通信功能。Windows CE已得到大量廠商的支持，支持它的微處理器包括：MIPS系列、ARM系列、日立的SH系列等。各種處理器都有豐富的外部中斷源，中斷源和操作系統(tǒng)之間通常采用中斷機制來控制數(shù)據(jù)的交互。硬件廠商沒有為一些外部中斷源提供Windows CE下的驅(qū)動，所以有時驅(qū)動成為項目開發(fā)關(guān)鍵的一環(huán)。 1 Windows CE中斷處理 1．1 中斷產(chǎn)生 在Windows CE中，系統(tǒng)的中斷分為兩種：軟中斷和硬中斷。軟中斷是一種“信號機制”，而不是由軟件產(chǎn)生的中斷信號。硬中斷通常是外部設(shè)備對CPU發(fā)出中斷信弓。一般來說，軟中斷是由操作系統(tǒng)內(nèi)核機制的事件產(chǎn)生的，例如定時器超叫，但是有的軟中斷由和硬件有關(guān)的中斷引起。例如，當外部產(chǎn)生一個硬中斷時，會產(chǎn)生和硬件相關(guān)的一個軟中斷，這樣內(nèi)核就會在適當?shù)臅r機處理這個軟中斷，喚醒睡眠在相應任務隊列中的處理例程。 1．2 中斷處理模型 Windows CE提供了一個有效的中斷處理機制，它把對中斷的處理分為兩部分：中斷服務例程(ISR)和中斷服務線程(IST)。ISR通常要求短小精悍，效率要求很嚴格。它只決定該怎樣處理這個中斷，一般情況下不應該做太多的工作。大部分工作依靠IST處理，如將數(shù)據(jù)移到緩存或處理用戶某些特殊要求的工作。 Windows CE中斷處理模型如圖1所示。 
1．3 中斷處理過程 Windows CE支持兩種ISR：靜態(tài)ISR和可安裝ISR。靜態(tài)ISR只能靜態(tài)地編譯進內(nèi)核，運行時不能改變。與IST通信時，它也只能是單向的，即由ISR到 IST。靜態(tài)ISR支持嵌套中斷，并且使用內(nèi)核堆棧。可安裝ISR由內(nèi)核管理程序從動態(tài)鏈接庫中加載。和靜態(tài)ISR不同，它和IST的通信是雙向的，多個 ISR可以與同一個中斷請求相關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)按照加載驅(qū)動的順序依次調(diào)度。在可安裝ISR中，共享內(nèi)存的使用也比較靈活。圖2為中斷處理過程。
對圖2的中斷處理過程作以下幾點解釋： ①當內(nèi)核的異常處理代碼接收到一個來自硬件的中斷時，內(nèi)核會偵測到一個異常情況發(fā)生，并會提交這個硬件中斷。 ②內(nèi)核的中斷支持處理器通知ISR去禁止該中斷的重復提交，直到相關(guān)的中斷處理全部完成后，才再度使能該中斷。還會通知硬件屏蔽優(yōu)先級別低的中斷，直到必需的處理結(jié)束后，再重新打開被屏蔽的中斷。在這個過程中，允許高優(yōu)先級中斷觸發(fā)。 ③異常處理器調(diào)用ISR來響應中斷。 ④內(nèi)核接收ISR返回值，依據(jù)該返回值決定如何處理中斷。 ⑤內(nèi)核觸發(fā)中斷支持管理器來喚醒中斷服務線程(IST)并激活該線程。 ⑥當中斷服務線程(IST)被喚醒后，它開始處理相應的中斷。 ⑦如果需要，中斷服務線程調(diào)用各種I／0例程訪問硬件來完成工作。 ⑧中斷處理結(jié)束后調(diào)用InterruptDone函數(shù)通知內(nèi)核。 ⑨內(nèi)核調(diào)用OEMInterruptDone完成整個中斷處理過程，0AL通知底層硬件使能所有中斷。 2 中斷流驅(qū)動程序設(shè)計 2．1 驅(qū)動的概念 驅(qū)動程序是一個軟件模塊，其功能就是對設(shè)備、協(xié)議甚至某些服務進行管理。驅(qū)動程序是直接和設(shè)備進行通信的部分，設(shè)備可以是物理設(shè)備或邏輯設(shè)備。 流接口的驅(qū)動是基本的設(shè)備驅(qū)動類型，它實現(xiàn)一組固定的流接口函數(shù)。所有流接口驅(qū)動程序使用相同的接口并調(diào)用同一個函數(shù)集——流接口函數(shù)，大部分 WindowsCE設(shè)備驅(qū)動都可用此模型來實現(xiàn)。流接口驅(qū)動程序由設(shè)備管理程序(Device．exe)自動加載、管理和卸載，也可以通過API函數(shù)手動加載、管理和卸載。 2．2 設(shè)計方法 Windows CE提供了幾種基于等待隊列的進程間通信手段，其中事件在驅(qū)動設(shè)計中經(jīng)常被用來引發(fā)某一個中斷處理。中斷是Windows CE驅(qū)動設(shè)計的關(guān)鍵之一，驅(qū)動程序需要實現(xiàn)特定設(shè)備的中斷響應、中斷引發(fā)的數(shù)據(jù)傳送和處理。可以把外設(shè)中斷時所需處理的任務封裝到流接口函數(shù)中，應用程序使用Windows CE操作系統(tǒng)的文件API函數(shù)與流接口進行通信，從而達到應用程序訪問驅(qū)動程序和操作硬件的目的。 本文以KEYl按鍵連接到S3C2440外部中斷EINTl(GPFl)引腳的按鍵電路為例，給出中斷流接口驅(qū)動程序的一般設(shè)計方法，電路原理圖如圖3所示。
流接口驅(qū)動程序的入口點函數(shù)、調(diào)用方式以及每個函數(shù)實現(xiàn)的功能如表1所列Ⅲ。其中電源管理函數(shù)，即EIT—PowerDown和EIT_PowerUp是可選的，這里沒有調(diào)用。
2．3 編寫代碼 在三星公司BSP包驅(qū)動程序的存放位置下新建一個目錄EINT，用文本編輯器建立5個文本文件，文件名分別為EINTl．c、EINTl．h、 EINTl.def、sources、makefile。 從表1可以看出，驅(qū)動程序大部分功能都是在EIT_Init()函數(shù)中完成的，在EINTl．c文件中編寫EIT_Init()函數(shù)，如下所示。
EIT_Init()函數(shù)中創(chuàng)建了外部中斷EINTl中斷服務線程gEINTIntrThread具體代碼如下所示。該函數(shù)首先創(chuàng)建外部中斷事件 gWaitEvent(用于ISR通知IST外部中斷EINTl中斷觸發(fā))，然后調(diào)用內(nèi)核函數(shù)InterruptInitialize()與 gWaitEvent關(guān)聯(lián)起來，并使能該中斷。當該中斷觸發(fā)時，ISR就觸發(fā)事件gWaitEvent生效。完成以上工作后，該線程就進入無限循環(huán)，等待 gWaitEvent事件生效。
其他幾個流接口函數(shù)編程簡單，這里不作詳細敘述。參考驅(qū)動目錄下其他驅(qū)動完成sources、makefile和EINT．def文件的編寫，當EINT 目錄下的5個文件都編寫好后，在Platform Build 5．O編譯后，用Windows CE附帶的dumpbin工具(在Build菜單下)輸入命令：dlampbin／exports EINTl．dll，輸出結(jié)果如圖4所示，導出了表1所列的流接口函數(shù)。
結(jié)語 Windows CE采用中斷方式處理外部設(shè)備的隨機輸入，提高了CPU的運行效率。本文用一個實例對中斷流驅(qū)動程序的開發(fā)進行了介紹，只需在此驅(qū)動程序的基礎(chǔ)上稍作修改就可完成其他中斷的驅(qū)動程序開發(fā)。驅(qū)動程序編譯成功后，通過進一步修改BSP的FILES目錄下的platform．bib和platform．reg文件，可將驅(qū)動加入到操作系統(tǒng)中。 參考文獻 1. 符意德 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計原理及應用 2004 2. 姜山.程君實 Windows CE的實時性分析 [期刊論文] -測控技術(shù)2000(1) 3. 孫記明 Windows CE環(huán)境下無線網(wǎng)卡設(shè)備及驅(qū)動的研究與實現(xiàn) 2006 4. 曹瑾亮.張有光.周亮 WinCE 環(huán)境下指紋識別設(shè)備驅(qū)動的設(shè)計和實現(xiàn) [期刊論文] -電子測量技術(shù)2007(8) 作者：中南大學 葉俊華 許雪梅 黃帥 來源：單片機與嵌入式系統(tǒng)應用 2009 (1) |
