嵌入式操作系統Windows CE.NET在S3C2410平台上的移植

    因為嵌入式系統的環境要求，嵌入式操作系統一般需要提供可添加或可裁減的內核及其他功能，以能夠讓用戶根據需要進行配置.目前，嵌入式微處理器種類很多，嵌入式操作系統要支持儘可能多的處理器，這就要完成操作系統針對不同處理器的定製.
    本文分析了嵌入式操作系統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、多任務的嵌入式操作系統，是微軟專門為信息設備、移動應用、嵌入式應用等設計的嵌入式模塊型操作系統.用戶可選擇、組合和配置Windows CE.NET的模塊和組件來創建用戶版的操作系統.
    Windows CE.NET是WindOWS CE 3.0的後繼產品，其系統組成如圖1所示.Windows CE.NET為快速建立下一代智能移動和小內存佔用的設備提供了一個良好的實時操作系統，它具備完整的操作系統特性集和針對端對端開發的環境，並包括了定製設備所需要的一切，例如，聯網能力、實時性、小內存佔用、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平台下嵌入式操作系統定製的集成開發環境.它提供了所有進行設計、創建、編譯、測試和調試Windows CE.NET操作系統平台的工具，開發人員可以通過互動式的環境來設計和定製內核、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來進行驅動程序和應用程序項目的開發等.

2 硬體平台
    HHARM9-EDU開發平台是由華恆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.核心板上集成了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、高性能、高集成度的微處理器，它採用203 MHz的ARM920T內核，集成了16 KB指令緩存和16 KB數據緩存，並利用MMU實現對虛擬內存的管理，LCD控制器支持STN屏或FTT屏，支持NAND flash.核心板功能模塊見圖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又稱板級支持包，它是一個包括啟動程序、OEM適配層程序(OAL)、標準開發板(SDB)和相關硬體設備的驅動程序的軟體包.BSP是基於Windows CE.NET平台系統的主要部分.操作系統移植步驟為:
1)對操作系統進行裁減，配置各個組件並且修改相關的配置文件；
2)開發目標設備系統上的設備驅動程序，建立定製的CE操作系統映像文件；
3)將目標文件下載到目標設備上進行調試；
4)定製操作系統內核后，導出平台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.如果用戶的目標板和Platform Builder提供的相同，那麼只需要重新編譯生成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，而板上的外圍設備介面不同，這時候只有修改Platform Builder中相同或相近的處理器的BSP來生成一個新的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、本地驅動程序的開發以及一些文件的配置 .
1)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，可以初始化硬體設備、建立內存空間的映射圖，從而將系統的軟硬體環境帶到一個合適的狀態，以便為最終調用操作系統內核準備好正確的環境.它存放於目標平台的非易失性存儲介質中，如ROM 或Flash.本文移植使用的是華恆公司提供的ppcboot.
2)OAL即設備商適配層中位於Windows CE內核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內核和目標硬體之間的通信，包括處理中斷、定時器等.
3)Device Drivers(驅動程序)是指能夠管理虛擬或者物理設備、協議、服務等的一段軟體模塊，操作系統通過驅動程序直接和硬體打交道.設備驅動設計的具體步驟是通過Platform Builder創建一個新的平台，然後根據硬體平台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LCD驅動程序源碼為例，根據華恆的參考資料，需要對PB的原有驅動進行如下修改:
WORD TempBuffer[241][320]; // 改后buffer的大小
S3C2410DISP::S3C2410DISP(void)
{
RETAILMSG(0,(TEXT("++S3C2410DISP::S3C2410DISP ")));
//setup up display mode related constants
m_nScreenWidth=240; //屏幕寬由原來的480改為240
m_nScreenHeight=320; //屏幕高由原來的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()；
    寄存器設置是由D:WINCE420PLATFORMsmdk2410KERNELHALcfw.c中的InitDisplay函數進行設置.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)平台文件的配置.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麼類型的二進位文件等，包括Dirs、Sources、Makefile文件等.操作系統鏡像配置文件則主要用於給Makeimag工具生成操作系統鏡像，包括.bib(二進位映像文件)、.reg(註冊表文件)、.dat(文件系統描述文件)、.db(資料庫文件).本文中源代碼配置文件只對配置文件做了相應的修改.
    利用上述生成的BSP，通過Platform Builder創建一個新的平台，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.同時導出平台的SDK，供在EVC上開發應用程序.

3.3 在目標設備上操作系統鏡像的調試
    開發板和PC機可以通過串列餅行埠、乙太網和JTAG/BDM 來進行操作系統映像的下載.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，驅動程序的設計是構建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.對於有新的硬體設備情況下就要對其進行重新編寫.