【轉載】嵌入式作業系統Windows CE.NET在S3C2410平台上的移植

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因為嵌入式系統的環境要求，嵌入式作業系統一般需要提供可添加或可裁減的核心及其他功能，以能夠讓使用者根據需要進行配置.目前，嵌入式微處理器種類很多，嵌入式作業系統要支援儘可能多的處理器，這就要完成作業系統針對不同處理器的定製.
    本文分析了嵌入式作業系統Windows CE.NET的特點，並利用工具Platform Builder 4.2完成了其在以ARM920T為核心的S3C2410處理器上的定製.

1 Windows CE系統和Platform Builder 4.2
    Windows CE是微軟推出的一個32位、多線程、多任務的嵌入式作業系統，是微軟專門為資訊裝置、行動裝置 App、嵌入式應用等設計的嵌入式模組型作業系統.使用者可選擇、組合和配置Windows CE.NET的模組和組件來建立使用者版的作業系統.
    Windows CE.NET是WindOWS CE 3.0的後繼產品，其系統組成1所示.Windows CE.NET為快速建立下一代智能移動和小記憶體佔用的裝置提供了一個良好的即時作業系統，它具備完整的作業系統特性集和針對端對端開發的環境，並包括了定製裝置所需要的一切，例如，連網能力、即時性、小記憶體佔用、多媒體以及Web瀏覽功能.
  
    Platform Builder 4.2是微軟提供給Windows CE.NET開發人員進行基於Windows CE.NET平台下嵌入式作業系統定製的整合式開發環境.它提供了所有進行設計、建立、編譯、測試和調試Windows CE.NET作業系統平台的工具，開發人員可以通過互動環境來設計和定製核心、選擇系統特性，然後進行編譯和調試.同時開發人員還可以利用Platform Builder來進行驅動程式和應用程式項目的開發等.

2 硬體平台
    HHARM9-EDU開發平台是由華恒公司開發的一套用於嵌入式系統教學的平台，它由核心板和底板組成.核心板上整合了Samsung S3C2410處理器、16 M 的FLASH 和64 M SDRAM.Samsung的S3C2410處理器是一款高性價比、低功耗、體積小、高效能、高整合度的微處理器，它採用203 MHz的ARM920T核心，整合了16 KB指令緩衝和16 KB資料緩衝，並利用MMU實現對虛擬記憶體的管理，LCD控制器支援STN屏或FTT屏，支援NAND flash.核心板功能模組見圖2.
 

3 Windows CE.NET系統移植
3.1 移植流程
    從根本上說，Windows CE.NET的移植過程也就是改寫BSP的過程.BSP又稱板級支援包，它是一個包括啟動程式、OEM適配層程式(OAL)、標準開發板(SDB)和相關硬體裝置的驅動程式的軟體包.BSP是基於Windows CE.NET平台系統的主要部分.作業系統移植步驟為:
1)對作業系統進行裁減，配置各個組件並且修改相關的設定檔；
2)開發目標裝置系統上的裝置驅動程式，建立定製的CE作業系統映像檔案；
3)將目標檔案下載到目標裝置上進行調試；
4)定製作業系統核心後，匯出平台SDK，供在Embedded Visual C++中開發上層應用軟體.
    移植流程見圖3.
  
    開發工具Platform Builder自身就提供了多種目標板的BSP.如果使用者的目標板和Platform Builder提供的相同，那麼只需要重新編譯產生相應的系統鏡像下載到目標板即可.但是實際情況更多的可能是處理器相同，而板上的外圍裝置介面不同，這時候只有修改Platform Builder中相同或相近的處理器的BSP來產生一個新的BSP，這樣就可以大大減少BSP的研發周期.

3.2 基於S3C2410板的BSP開發
    BSP的開發主要包括Bootloader、OAL、本地驅動程式的開發以及一些檔案的配置 .
1)Bootloader就是在作業系統核心運行之前啟動並執行一段小程式.通過這段小程式，可以初始化硬體裝置、建立記憶體空間的映射圖，從而將系統的軟硬體環境帶到一個合適的狀態，以便為最終叫用作業系統核心準備好正確的環境.它存放於目標平台的非易失性儲存介質中，如ROM 或Flash.本文移植使用的是華恒公司提供的ppcboot.
2)OAL即裝置商適配層中位於Windows CE核心和目標硬體平台之間的一個代碼層.開發OAL的目的是為了實現Windows CE.NET核心和目標硬體之間的通訊，包括處理中斷、定時器等.
3)Device Drivers(驅動程式)是指能夠管理虛擬或者物理裝置、協議、服務等的一段軟體模組，作業系統通過驅動程式直接和硬體打交道.裝置驅動設計的具體步驟是通過Platform Builder建立一個新的平台，然後根據硬體平台的需要插入和移除驅動，需要修改的檔案有Platform.Bib，Platform.reg及驅動程式原始碼等.下面以LCD驅動程式源碼為例，根據華恒的參考資料，需要對PB的原有驅動進行如下修改:
WORD TempBuffer[241][320]; // 改後buffer的大小
S3C2410DISP::S3C2410DISP(void)
{
RETAILMSG(0,(TEXT("++S3C2410DISP::S3C2410DISP ")));
//setup up display mode related constants
m_nScreenWidth=240; //螢幕寬由原來的480改為240
m_nScreenHeight=320; //螢幕高由原來的640改為現在的320
m_colorDepth=16;
m_cbScanLineLength=m_nScreenWidth*2;
m_FrameBufferSize=m_nScreenHeight*m_cbScanLineLength;
//memory map register access window ，frame buffer，and program LCD controller InitializeHardware()；
    寄存器設定是由D:WINCE420PLATFORMsmdk2410KERNELHALcfw.c中的InitDisplay函數進行設定.驅動中通過讀註冊表中的相應鍵的值來獲得framebuffer的地址.
[HKEY_LOCAL_MACHINEDriverS3C2410CONFIG]
"DisplayDll"="s3c2410disp.dll"
"LCDVirtualFrameBase"=dword:ac100000
"LCDPhysicalFrameBase"=dword:30100000
4)平台檔案的配置.設定檔包括程式碼設定檔案和作業系統鏡像設定檔.程式碼設定檔案主要是告訴Build工具需要用到的路徑、C或Visual C++的源檔案以及產生什麼類型的二進位檔案等，包括Dirs、Sources、Makefile檔案等.作業系統鏡像設定檔則主要用於給Makeimag工具產生作業系統鏡像，包括.bib(二進位映像檔案)、.reg(註冊表檔案)、.dat(檔案系統描述檔案)、.db(資料庫檔案).本文中程式碼設定檔案只對設定檔做了相應的修改.
    利用上述產生的BSP，通過Platform Builder建立一個新的平台，本文直接選擇Mobile Handheld平台，接下來根據需要進行選擇.最後在WINCE42OPUBLICplatformRelDirSAMSUNG_SMDK2410_ARMV4Release下得到NK.bin，對其進行壓縮之後燒寫到Flash中.同時匯出平台的SDK，供在EVC上開發應用程式.

3.3 在目標裝置上作業系統鏡像的調試
    開發板和PC機可以通過串列餅行連接埠、乙太網路和JTAG/BDM 來進行作業系統映像的下載.本文中，開發板同PC機接網線、串口線，設定超級終端，最後系統在開發板上運行.

4 結束語
    本文簡單介紹了Windows CE.NET在HHARM9-EDU 的移植過程，對於其他處理器平台，同樣具有參考價值.Windows CE.NET在不同硬體平台上的移植主要是根據對應的硬體修改BSP的過程，驅動程式的設計是構建BSP的關鍵之一，在沒有新的外設情況下，驅動的設計可以在PB提供的源碼基礎上進行修改.對於有新的硬體裝置情況下就要對其進行重新編寫.