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給出一種以Intel PXA263微處理器為核心芯片，基于Windows CE.net嵌入式操作系統的智能移動信息終端的設計方法。首先介紹Intel PXA263微處理器的性能，給出自行開發硬件平臺（Wind_Rain板）的結構框圖，然后分析Windows CE.net的一般開發流程，并以Wind_Rain硬件平臺為例，給出Windows CE.net開發的具體步驟。試驗測試表明，該系統具有功能強、可靠性高、穩定性好、功耗低、攜帶方便等優點，具有良好的應用前景。 近年來，Internet與網絡的應用迅速普及，并向家庭領域不斷擴展，使消費電子、計算機、通信一體化趨勢日趨明顯，嵌入式系統再度成為研究與應用的熱點。可以預見，伴隨著需求的增長，有著體積小、耗能低、應用靈活、功能強大、可靠性強等諸多優點的嵌入式系統定會有無法估計的應用前景。Intel XScale PXA263是一種十分先進的嵌入式處理器，采用XScale核心，頻率為200～400MHz，加強了微處理器速度的管理，加快了多媒體處理的速度，并支持802.11b及藍牙技術、USB接口。Intel的XScale技術將手持設備的功能推上了一個新的高度，其電源管理 能力提供了無與倫比的操作效率。配合Microsoft的嵌入式操作系統Windows CE.net，將進一步提升系統的整體性能。本文將通過一個具體的例子介紹一種基于Intel PXA263處理器和Windows CE.net操作系統的軟件平臺的設計方法。 1 硬件平臺的構建 1.1 Intel PXA263處理器 Intel PXA263處理器是Intel公司最新推出的一款嵌入式微處理器。Intel PXA263處理器基于Intel多晶片產品（MCP）封裝技術，也是第一套創新堆棧式處理器。它整合了32位的32MB Intel StrataFlash內存與含Intel Xscale技術的處理器，比其它分離（stand alone）型產品節省72%的空間，能夠在體積更小的單系統封裝內提供更強大的運算與內存功能。同時，能減少產品使用的組件數量，讓制造商開發出新型與獨特功能設計的產品，其中包括執行各種效能密集應用，例如，MPEG4影片解碼、語音與手寫識別及游戲等。以上這些特點使得Intel PXA263更加適合在體積和功耗要求較嚴的移動設備中使用。 1．2 硬件平臺的設計 本智能移動信息終端采用Microsoft的Windows CE.net嵌入式操作系統，能夠通過CCD攝像頭實現圖像的輸入，也可以通過觸摸屏實現輸入，同時能夠通過GPRS模塊和另的終端以及主控設備實現遠程的數據傳輸和通信。根據Intel PXA263的特點和應用要求，首先開發一個硬件平臺（以下稱WindRain板），其具體的結構框圖如圖1所示。該硬件平臺主要由微處理器Intel PXA263、外部RAM、CCD接口、GPRS模塊、LCD、USB接口、串口等組成，同時可以通過SD卡和CF卡實現外部存儲器的擴展。 2 Windows CE.net操作系統的移植 2.1 Windows CE.net是Microsoft推出的WindowsCE3.0后繼產品，是一個緊湊、完整和可擴展的嵌入式操作系統。該系統具有完事的操作系統特性集包和端對端開發環境，是一個多線程、多任務、確定性的實時完全搶先式優先級的操作系統，特別適合于有限資源的硬件平臺。WindowsCE.net支持超過1400條的通道Microsoft Win32 API和其它的編程接口，包括組件對象模型（COM），Microsoft基本類庫（MFC），Microsoft Activex控制，Microsoft活動模板庫（ATL）等，其模塊化的設計方式使得系統開發人員和應用開發人員能夠為多種多樣的產品來定制它。 Platform Builder 4.2專門為開發基于Windows CE.net操作系統的可定制平臺而設計的集成開發平臺，包括集成開發環境、平臺生成器、SDK導出器、調試器、遠程實用工具和仿真器等。它能使用戶方便地設計和調試一個基于Windows CE.net的平臺。 2.2 Windows CE.net的一般開發流程 嵌入式Windows CE.net的一般開發流程包括操作系統的定制，應用程序的開發和產品生成等步驟，現分述如下。 （1）操作系統的定制 主要包括定制板級支持包BSP（包括Bootloader的編寫）、定制系統模塊、定制原始設備商適配層（OAL）及設備驅動（driver）等步驟。完成操作系統的定制以后，可以通過Platform Builder 4.2編譯生成NK.bin或者NK.Nb0文件。至此，WindowCE.net的內核就定制完成了，然后就可以開發自己的應用程序。 （2）應用程序的開發 主要包括安裝SDK和聯機測試建立開發環境、開發中間模塊、開發應用程序等步驟，最后形成exe文件。 （3）產品的生成 產品可以通過兩種形式發布：應用程序（AP）與操作系統（NK.bin）分開發布或者是應用程序（AP）集成進程系統（NK.bin）發布，然后下載到硬件平臺的Flash中脫機運行。其流程可以用圖2表示。 3 基于WindRain硬件平臺的Windows CE.net操作系統開發流程 3．1 開發基于WindRain板的BSP BSP（Board Support Package）的開發主要包括Bootloader的開發、OAL（OEM Adaptive Layer）的開發、本地驅動程序的開發及一冶文件配置等。 3．1．1 Bootloader的開發 Bootloader主要是管理目標平臺的啟動過程，包括初始化硬件設備，下載操作系統的映像文件等。有了Bootloader，用戶可以快速下載一個操作系統并映像到硬件平臺上運行。Bootloader的開發是BSP開發的第一步，也是關鍵的一步。只有得到一個穩定工作的Loader程序，才能夠更進一步開發WinCE的BSP，直到最后整個系統的成功。 具體步驟如下所述。 運行Platform Builder 4.2。選擇Platform-BSP Wizard，從Intel DBPXA240 DEV Platform，ARMV4I克隆一個新的BSP，命名為MyPxaPlat。完成后，從資源管理器可以查看到在%_winceroot%（筆者機器上為D：/wince420）路徑下面的Platform中新增了一個目錄MyPxaPlat。根據硬件平臺的特點，修改%_winceroot%下的源泉文件fwxsc1.s、main.c、Flash.c及Edeviceinit.c等，使其符合自己的硬件平臺。為了調試方便，通常在函數OEMPlatformInit中加入一些自定義命令的處理，這樣便可以通過串口接收命令完成一些相應的功能。進入DOS命令行提示符，分別cd_winceroot=D:,cd%_winceroot%，wince ARMV4IHLBASE MYPXAPLAT，完成命令行解釋器的設定，然后運行sysgen，定位%_winceroot%,輸入命令build-c,romimage boot.bib，在%_winceroot%I路徑下可以看到Eboot.exe、Eboot.bin、Eboot.nb0等文件。通過JTAG向Flash中寫入Eboot.nb0文件，上電運行，就可以從超級終端中看到一些啟動和調試信息。 3．1．2 0AL的開發 OAL(OEM Adaptive Layer)即設備商適配層，是指位于Windows CE內核和目標硬件平臺之間的一個代碼層。開發OAL的目是是為了使Windows CE.net內核和目標硬件之間實現通信，包括處理中斷、定時器等一些代碼。 圖2 OAL的實現也是在fwxsc1.s、main.c、Flash.c、Edeviceinit.c等文件中，根據需要修改相應代碼，并在此基礎上通過Build工具生成Buildexe目錄，內核執行鏡像Wernkitl.exe以及CEDDK.dll文件等。 3．1．3 驅動程序的開發 Device Drivers(驅動程序)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，操作系統通過驅動程序和硬件直接打交道。 設備驅動設計的具體步驟是通過Platform Builder創建一個新的平臺，然后根據硬件平臺的需要插入和移除驅動，需要修改的文件有Platform.bib、Platform.reg及驅動程序源代碼等，下面以顯示驅動為例說明具體的方法。 根據自己的硬件修改相關的源代碼。 在platform.bib中插入DLL。 ddi.dll $(_FLATRELEASEDIR)video.dll NK SH在platform.reg中檢查屏幕的Size和Bpp。 DisplayType"="LTM04C380K" "CxScreen"=dwork:280 "CyScreen"=dword:1E0 "Bpp"=dword:10 定位目錄D：_LCD，通過build工具生在sa2voideo.dll文件。 調試驅動文件。其它的設備驅動都可以仿照上述思路進行開發。 3．1．4 平臺文件的配置 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、C或Visual C++的源文件以及生成什么類型的二進制文件等，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。 由于BSP是通過克隆生成的，所以源代碼配置文件可以不做什么修改，只需根據需要，對鏡像配置文件做相應的修改就行了。 3．2 在Platform Builder中配置內核并編譯映像 具體步驟是打開Platform Builder,通過Manage Catalog Features調入上面生成的BSP（即.cec文件），運行NewPlatform Wizard生成一個新的Project,通過Build菜單，編譯便可得到Windows CE.net映像文件NK.nb0和NK.bin。 3．3 導出平臺SDK并編寫應用程序 編譯完成后，通過project菜單中的Export Wizard導出一個平臺SDK，供在Embedded Visual C++或者Visual Studio.net中開發上層應用軟件使用。 3．4 下載映像并脫機運行 通過CE網卡下載Windows CE.net的映像文件到Flash中，脫機按復位鍵，屏幕上顯示Windows CE.net的啟動畫面，說明Windows CE.net已成功運行。開發的上層應用軟件則可以通過PC機上的ActiveSyn同步軟件下載到Flash中。 至此，基于Windows CE.net的智能信息終端的開發就已完成。通過開發過程可以看出，Microsoft公司提供的Windows CE.net操作系統及其開發工具，給我們提供了極大方便，大大縮短了產品研發的時間。 結語 本文介紹的基于Winodws CE.net的智能移動信息終端具有功能強、性能穩定、功耗小等特點，適用于當前的移動高端信息產品，應用前景較好。目前，本文所設計的系統已成功的應用于軍警用移動信息終端中。 |
