嵌入式系統開發經驗談：Windows CE開發都做些什麼

我在部落格的簡歷裡說過我目前在從事基於Windows CE的BSP開發，這方面的文章到現在連一篇都沒寫過，似乎有些說不過去。老闆肯定在犯嘀咕了，這小子不幹正事兒，整天玩什麼外啊掛啊的。接下來，我得整 兩篇。以前我都想把文章寫的跟論文似的，枯吧乾燥，累人累己，以後我就胡亂侃了，一家之言，對不對的湊合著看吧。
Windows CE的文章前面寫過幾篇，看的人不多，可能是因為搞嵌入式系統相比案頭軟體和WEB開發的人少的多，搞基於Windows CE的嵌入式系統的更少。當然更大的可能是我的文章寫得不好，枯燥，太細節化。
進入現在這家公司之前我一直在做Windows平台的案頭軟體開發，什麼後台資料處理、中介軟體、介面，甚至外掛都做過，對嵌入式系統所知甚少，僅有的記憶 是在本科做畢業設計時玩過的一點兒東西：Windows CE 3.0，還有Motorola的什麼PPSM和DragonBall。硬體方面，不要說USB協議分析儀、硬體模擬器、溫濕度實驗箱這些進階玩意兒，我連 邏輯分析儀、脈衝發生器都沒聽說過；軟體方面，Windows CE長什麼樣子基本上沒概念，嵌入式系統開發包含哪些方面也一無所知。記得面試的筆試題中有一道是讓畫出Windows CE的虛擬記憶體布局，我當然不會，就按照自己對XP的理解畫了一個（不過回過頭來看，我當時畫的可是現在新鮮出爐的CE6的記憶體布局啊，哈哈）。更好笑的 是面談的時候老闆介紹工作內容時頻頻提到BSP一詞，我完全不知道是什麼意思，還虛心請教了一把。你看我這個嵌入式白癡稀裡糊塗的就這麼搞起了嵌入式開 發，而且還是嵌入式系統的底層開發。
嵌入式系統開發入門難不難，從案頭軟體開發轉入嵌入式系統開發容不容易？我想這可能是很多案頭軟體開發程式員想問的問題，我當年也深受其擾。人在涉及自己 不熟悉的領域時總是感覺不自信，這個很正常。現在這一步跨過去了，回過頭來再看，發現案頭軟體開發也好，嵌入式系統開發也好，其實並無多大區別。有一種說 法講得好：程式＝資料＋演算法。在嵌入式系統裡，資料還是那些資料，演算法也還是那些演算法，不同的只是細節。有些人說，搞嵌入式系統，要會數字電路、類比電 路，要學會看原理圖，等等。說實話，這些東西自從大學畢業還給老師後，我到現在也沒學會，沒感覺到有什麼障礙。當然搞懂這些也不是什麼問題，只是我覺得沒 有必要－有專門的硬體工程師負責，何必操這心呢你說是不是。廢話一大堆，我的意思是說，案頭軟體開發和嵌入式系統軟體開發並無太大區別，對於熟手來說互相 轉行很容易。當然，要想做底層開發的話，C/C++熟練是必須的，少數情況下還要懂彙編。老闆可以招一個嵌入式白癡，但肯定不會招C/C++白癡。所幸的 是之前我的C/C++以及彙編能力都還不錯－R/E（逆向工程）搞多了彙編不熟練都不行啊wuhaha。
在我看來，基於Windows CE的嵌入式系統開發（其他的基於通用嵌入式作業系統如VxWorks、Embedded Linux等的軟體開發我想也差不多）可以分成四類。
第一類是應用程式開發。這在Windows CE上幾乎就和案頭Windows沒差別，什麼C runtime/MFC/.NET framework/COM/DCOM/SOCKET/SOAP/SQL/MSMQ全都有，不過好像沒有JRE（Java Runtime Environment），呵呵。所以如果你入了案頭Windows開發的門也就等於入了Windows CE開發的門。
第二類是驅動程式開發。這也容易理解，比如說你們家做網卡的，得給它寫驅動吧。程式設計語言自然是C/C++。Windows CE下的裝置驅動程式和案頭Windows不一樣，不過特簡單，就是普通的運行在使用者態的WIN32 DLL（CE6開始驅動程式也可以運行在核心態）。所以按我說，CE下的裝置驅動程式開發不用入門，你會寫案頭Windows的DLL程式的話CE的驅動 開發就已經入了門。
第三類是CSP（Chipset Support Package）開發。和通用CPU不同的是，嵌入式CPU的晶片上除了CPU核外，一般還會根據CPU的市場定位整合一些外圍電路，比如LCD controller、USB host controller等，所以很多嵌入式CPU如Intel的PXA27x系列其實是SoC（System on Chip）。既然是CPU核加上一些外圍裝置（peripherals），CPU廠商就得為這些外圍裝置提供相應的代碼支援，包括完整的驅動程式或操作原 語集（primitives）。這些代碼集合起來就是CSP。
第四類是BSP開發，就是我目前在做的。BSP全稱叫Board Support Package，Board可以理解成PC的主板。一般來說嵌入式系統的主板都是根據產品需要定製的，比如說可能有定製的鍵盤、某個廠商的LAN chip，802.11b/g chip等等，不一而足。BSP的目標是讓嵌入式作業系統能夠在你自己定製的板子上穩定運行，並支援所有你要的外圍裝置。具體開發又可以分為三塊： boot loader、OAL（OEM Adaptation Layer）和裝置驅動程式的整合。boot loader相當於PC的BIOS加XP的ntldr（NT loader），負責引導作業系統核心。OAL相當於Windows XP的HAL（硬體抽象層），主要任務是初始化硬體、中斷處理和實現OEM特定的IOCTL（比如數位簽章機制）。最後一塊是裝置驅動的整合，注意我這裡 說的是整合不是開發。做BSP開發會接觸到很多類硬體，光CPU的開發人員手冊就有上千頁，我目前為止玩過的外圍裝置不完全統計就有：PCMCIA/CF、 USB（包括OHCI、UHCI、EHCI，前兩個是USB 1.1後一個是USB 2.0）、PS/2、LCD controller、SD/SDIO、Flash memory、802.11b/g、I2C、AC97等等。這些硬體規範隨便哪個都有幾百上千頁的，把這些SPEC統統研究一遍再自己寫driver，那 黃花菜都涼了，沒法做，即使做出來也很難保證有Product Quality。所以一般的做法是驅動程式由專門的外圍裝置廠商提供，BSP開發人員結合具體的板子、參考相關SPEC做一些修改。當然如果你想用FPGA 鼓搗個printer controller，那隻好自己寫驅動了。