1 引言

在當(dāng)今后PC時代,，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用得越來越廣泛，嵌入式產(chǎn)品充斥著許多領(lǐng)域,，日常生活的手機,，MP4，PDA等都屬于典型的嵌入式系統(tǒng),。在嵌入式系統(tǒng)中,，微處理器和操作系統(tǒng)是進行應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)。在微處理器方面,，S3C2410是Samsung公司推出的一款基于ARM920T內(nèi)核的16/32位 RISC嵌入式CPU,，主要面向手持設(shè)備以及高性價比,、低功耗的應(yīng)用。在操作系統(tǒng)方面,，Windows CE 5.0是由微軟提供的一款嵌入式操作系統(tǒng),，在Windows CE 4.2基礎(chǔ)上，它又加入了一些新特性以滿足市場需求,。板級支持包 (Board Support Package,，BSP)是操作系統(tǒng)的一個組成部分，提供對硬件的支持,。BSP的開發(fā)在整個產(chǎn)品開發(fā)時間上占了很大比例,，快速的移植滿足產(chǎn)品需求的BSP 在競爭激烈的市場環(huán)境里顯得很重要。目前已有許多關(guān)于S3C2410,、Windows CE以及BSP相關(guān)的研究報道,，文獻[1]研究基于s3c2410的GPS通信技術(shù)及實現(xiàn)，文獻[2]中詳盡分析Windows CE的結(jié)構(gòu),，文獻[3]中歸納了Windows CE 4.2專用操作系統(tǒng)的定制和裁剪方法,，文獻[4]則探討基于DSP嵌入式多媒體應(yīng)用系統(tǒng)板級支持包的開發(fā)。目前關(guān)于Windows CE的應(yīng)用主要采用Windows CE 4.2及以下版本,，本文研究基于S3C2410的Windows CE 5.0 BSP移植技術(shù),。

2 Windows CE 5.0及BSP結(jié)構(gòu)分析

移植基于S3C2410的Windows CE 5.0 BSP，需要分析Windows CE 5.0 及BSP結(jié)構(gòu),。Windows CE 5.0是一款開放的,、可升級的32位嵌入式操作系統(tǒng)，具有高可靠性,，是一種硬實時嵌入式操作系統(tǒng),，它可以在多種處理器架構(gòu)（如x86、MIPS,、ARM和 SH4）上運行,，Windows CE支持ARM體系結(jié)構(gòu)，這是基于S3C2410 處理器進行BSP移植的前提條件,。Windows CE 5.0 BSP通常包含以下幾部分：Bootloader，OAL(OEM adaptation layer),，設(shè)備驅(qū)動程序,，配置文件等。

BootLoader是加電即運行的一段程序,，它初始化硬件,，建立系統(tǒng)的內(nèi)存空間映射，為最終調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)核做準備,。在Windows CE 5.0系統(tǒng)中,，它主要用于下載和啟動鏡像nk.bin,，也就是兩種工作模式：啟動加載模式：用戶最終使用的產(chǎn)品即為該模式；下載模式：鏡像首先被 bootloader下載到目標(biāo)機的RAM中,，然后被固化到Flash,。

設(shè)備驅(qū)動程序按照導(dǎo)出的接口不同可分為：本機驅(qū)動程序以及流接口驅(qū)動程序.本機驅(qū)動程序有GEWS.exe加載的鼠標(biāo)，鍵盤,，觸摸屏,，顯示驅(qū)動等。而流接口驅(qū)動程序使用一組流函數(shù)來實現(xiàn),，通常由Device.exe加載,，如網(wǎng)卡，聲卡,，USB等,。

OAL是邏輯上駐留在Windows CE內(nèi)核與目標(biāo)設(shè)備之間的代碼層，在物理上OAL與內(nèi)核庫連接來產(chǎn)生內(nèi)核可執(zhí)行文件,。OAL簡化了操作系統(tǒng)與目標(biāo)代碼之間的通信,，OAL代碼用來處理中斷，記時器,，電源管理,，通用I/O控制等[5]。

Configuration File里面包含的是與生成的鏡像相關(guān)的配置信息,。

移植Windows CE下S3C2410對應(yīng)的BSP,，就是修改Windows CE自帶的BSP或者修改硬件平臺以前版本的BSP的幾個主要組成部分，使得BSP能有效支持硬件系統(tǒng),。

3  BSP移植

如果從零開始開發(fā)Widows CE 5.0 BSP,，則需要相當(dāng)長的時間。通常的做法是：⑴將自己硬件平臺基于Windows CE 4.2及以前版本的BSP移植到Windows CE 5.0系統(tǒng)上,；⑵從Windows CE 5.0 BSP中尋找與硬件平臺最接近的作為模板,，然后再從自己的硬件平臺上入手做相應(yīng)的修改，從而得到可以在自己系統(tǒng)上使用的BSP,。本文探討的BSP移植屬于第一種情況,。

本次移植平臺采用的是深圳英蓓特公司的EdukitIII實驗箱，微處理器是S3C2410,，外帶64M NAND Flash芯片等相關(guān)硬件資源,。軟件資源有：edukit2410包（Windows CE 4.2版本下的BSP）。

3.1 bootloader移植

bootloader的執(zhí)行流程如下：

⑴ 執(zhí)行startup.s：對CPU,，內(nèi)存控制器,，Cache等做一些基本的初始化。

⑵ 初始化串口：調(diào)用函數(shù)OEMInitDebugSerial（）來完成,。

⑶ 初始化平臺：調(diào)用函數(shù)OEMPlatformInit（）,，主要對所需硬件資源進行初始化,，通常包括：以太網(wǎng)控制器（CS8900A）、系統(tǒng)時鐘,、存儲設(shè)備以及其他一些外圍設(shè)備,。

⑷ 調(diào)用函數(shù)OEMPreDownload（）：做一些準備工作如獲取IP地址，初始化TFTP連接等,。

⑸ 執(zhí)行函數(shù)DownloadImage（）：下載鏡像到SDRAM中,。

⑹ 調(diào)用OEMLaunch（）函數(shù)啟動操作映像。

其中startup.s,OEMInitDebugSerial（）可以與OAL共享使用,，兩函數(shù)的修改在OAL移植過程中敘述,。

Bootloader移植主要過程有：

⑴ 修改相應(yīng)的dir，source文件,，下面列出部分庫路徑：

TARGETLIBS=
      $(_TARGETPLATROOT)lib$(_CPUINDPATH)csp_arm.lib    
    $(_COMMONOAKROOT)lib$(_CPUDEPPATH)eboot.lib     
       $(_COMMONOAKROOT)lib$(_CPUINDPATH)cs8900dbg.lib      

其中csp_arm.lib這個庫只存在于Windows CE 4.2的$(_PUBLICOAKROOT),，是ARM體系結(jié)構(gòu)鏈接庫之一，在Windows CE 4.2系統(tǒng)下位于PUBLIC目錄,，而在Windows CE 5.0系統(tǒng)下存在于PLATFORM,，導(dǎo)致編譯系統(tǒng)找不到該庫文件，因此,，修改這個庫的鏈接路徑,，使得Platform builder這個編譯系統(tǒng)能夠找到這個鏈接庫。

⑵ 修改makefile.inc,，因為該文件指定生成eboot.bin(Ethernet bootloader鏡像)所需要的文件以及拷貝eboot.bin到releasedir目錄,，其中：

romimage $(_TARGETPLATROOT)ebootboot.bib

為生成生成eboot.bin所需要的配置文件，否則,，系統(tǒng)通過編譯卻無法生成eboot.bin.

⑶ 修改boot.bib,，使其不與config.bib中的內(nèi)存分配造成沖突。

⑷ 改進eboot,，因為eboot燒寫NK.BIN(OS鏡像)的時候會查找BINFS分區(qū),，然后把下載的image燒寫到BINFS分區(qū)。如果沒有找到現(xiàn)存的BINFS分區(qū),，eboot會低格NAND FLASH,，并創(chuàng)建MBR(main boot record),在MBR中有分區(qū)表。目前最多支持4個分區(qū),，而BINFS分區(qū)的大小是以NK.BIN展開的大小按block對齊,，所以會出現(xiàn)個問題，當(dāng)修改過重新生成的NK.BIN比之前寫進NAND FLASH的IMAGE大并且超出block對齊的時候,，將會導(dǎo)致燒寫新的NK.BIN失敗，我們可以通過每次下載燒寫NK.BIN前先低格NAND FLASH來解決這個問題,，但顯然這不是妥善的解決方法,，增加用戶使用復(fù)雜度,，所以我們可以把BINFS分區(qū)的大小固定，而這個固定的大小可以參考生成 NK.BIN的config.bib中定義的ROMSIZE,，這樣無論NK怎么修改,，BINFS一經(jīng)創(chuàng)建無需更改，eboot把NK寫進NAND FLASH之后,，會把剩余的FREE空間創(chuàng)建一個FAT分區(qū),，如果我們要實現(xiàn)HIVE REGISTRY就可以把這個分區(qū)mounts成MountAsBootable。

3.2 OAL移植

OAL的移植過程中,，OEM主要實現(xiàn)以下幾個函數(shù)：Startup.s,，調(diào)試串口函數(shù)，OEMInit函數(shù),，系統(tǒng)時鐘函數(shù),，中斷處理函數(shù)等。

⑴ 修改Startup.s,，此函數(shù)為OS啟動時第一個要調(diào)用的函數(shù),，也是OEM要實現(xiàn)的重要函數(shù)之一，主要完成的功能是：將CPU初試化到一種已知的狀態(tài),；并調(diào)用內(nèi)核初始化函數(shù)kernelstart,。Startup.s需要修改，修改后的部分代碼如下：
        ……
        ldr     r0, = 0X4A000008           
        ldr     r1, = 0xffffffff                ; 禁止所有中斷
        str     r1, [r0]
        ldr     r0, = 0X4A00001C               
        ldr     r1, = 0x7ff                   ; 禁止所有子中斷
        str     r1, [r0]
        ……..
        add     r0, pc, #g_oalAddressTable - (. + 8)
        bl      KernelStart    //跳轉(zhuǎn)到KernelStart

⑵ 修改串口調(diào)試函數(shù),。執(zhí)行完Startup.s,系統(tǒng)就跳轉(zhuǎn)到Kernelstart函數(shù),，位于private目錄，該函數(shù)第一個任務(wù)就是初始化串調(diào)試口,，否則,，就無法進行后面的調(diào)試工作。其中OEMReadDebugByte, OEMWriteDebugByte, OEMWriteDebugString不用做修改,，需要注意的是OEMInitDebugSerial,，選UART0，UART1的寄存器配置不一樣,，若選用UART0,，使用配置：
s2410IOP->rGPHCON &= ~((3 << 4) | (3 << 6));    
s2410IOP->rGPHCON |=  ((2 << 4) | (2 << 6));      

而選擇UART1，則使用配置的是：
s2410IOP->rGPHCON &= ~((3 << 8) | (3 << 10));  
s2410IOP->rGPHCON |=  ((2 << 8) | (2 <<10));     

⑶ 實現(xiàn)OEMInit(),，該函數(shù)將調(diào)用以下函數(shù)：OALCacheGlobalsInit(),，OALIntrInit()，OALTimerInit（）,，OALKitlStart()來初始化Cache Global,中斷,，時鐘，啟動KITL，實現(xiàn)代碼如下：
void OEMInit()
{
     OALCacheGlobalsInit();// 初試化cache globals
     if (!OALIntrInit()) {
        OALMSG(OAL_ERROR, (
            L"ERROR: OEMInit: failed to initialize interruptsrn"
        ));
    } // 初試化中斷
     OALTimerInit(1, S3C2410X_PCLK/2000, 0); // 初始化時鐘
     OALKitlStart();// 初始化KITL
  }

⑷ 實現(xiàn)OALTimerInit(),該函數(shù)用于初始化OS TIMER,設(shè)置每毫秒產(chǎn)生一個System tick,為系統(tǒng)計數(shù),，觸發(fā)進程調(diào)度,。由CPU的運行主頻和硬件定時器資源來確定，執(zhí)行過程有：初始化時鐘狀態(tài)全局變量,，初始化高分辨率時鐘函數(shù)指針,，使能TIMER。

⑸ 實現(xiàn)中斷處理處理函數(shù)：OALIntrInit(),，該函數(shù)通常先初始化中斷映射表,，因為WINCE為了模塊化，把平臺相關(guān)物理中斷號和系統(tǒng)中斷號建立映射,。然后清除外部中斷,，內(nèi)部中斷等。

3.3  驅(qū)動移植

以觸摸屏為例,，來探討Windows CE 5.0系統(tǒng)驅(qū)動程序移植,。這里以三星公司ARM9內(nèi)核芯片S3C2410觸摸屏接口為基礎(chǔ)，通過外接4線電阻式觸摸屏構(gòu)成硬件基礎(chǔ),整個觸摸屏由橫向電阻線和縱向電阻線組成,。觸摸屏驅(qū)動的主要函數(shù)組成有：

TSP_Poweron 該函數(shù)將執(zhí)行觸摸屏的一些初始化,，主要是寄存器的配置。

DdsiTouchPanelEnable：使能DDSI接口,，使得硬件能將流數(shù)據(jù)提供給DDSI接口,，就可以實現(xiàn)觸摸的操作了。

DdsiTouchPanelSetMode：模式設(shè)置函數(shù),，設(shè)置觸摸屏是高采樣率還是低采樣率

DdsiTouchPanelGetPoint ：觸摸屏進行采樣函數(shù)

TSP_CalibrationPointGet：坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù),，該函數(shù)實現(xiàn)將從AD采樣植轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)。

移植主要過程：

⑴ 修改source文件,，要添加如下庫文件：
TARGETLIBS=$(_COMMONSDKROOT)lib$(_CPUINDPATH)coredll.lib
SOURCELIBS=
                         $(_COMMONOAKROOT)lib$(_CPUINDPATH)tch_cal.lib
                         $(_COMMONOAKROOT)lib$(_CPUINDPATH)tchmdd.lib 

因為這個驅(qū)動在Windows CE 4.2下面是在Public目錄,，而這里將該觸摸屏移到了Platform下面，在Windows CE4.2下面是沒有以上三條鏈接庫,，但Platform,，Public編譯路徑，先決條件都不同,。因此引用的庫不一樣,。

⑵ 刪除如下庫文件：
           $(_TARGETPLATROOT)lib$(_CPUINDPATH)drvlib.lib

該庫在Windows CE 4.2系統(tǒng)下為觸摸屏與音頻共用庫，但在Windows CE5.0系統(tǒng)下,，這個庫已經(jīng)不是必要的并且已經(jīng)不存在了,，所以刪除掉，否則系統(tǒng)會出編譯錯誤,。

⑶修改platform.bib,將我們移植過來的驅(qū)動dll包含到nk.bin中

⑷修改platform.reg,其中CalibrationData是觸摸屏的一個參數(shù)：
[HKEY_LOCAL_MACHINEHARDWAREDEVICEMAPTOUCH]
 "MaxCalError"=dword:7
 portrait
"CalibrationData"="517,610 897,934 142,936 129,290 891,285 "

其他驅(qū)動的過程與觸摸屏類似,。

3.4  移植小結(jié)

此次移植是升級BSP,，而硬件上基本沒有變化，因此很多代碼不需做修改即可使用,，通過以上移植,，不難發(fā)現(xiàn)此類移植BSP過程中所要做的工作主要在以下幾個方面：

⑴  修改dir文件,，在dir文件中指定了當(dāng)前目錄哪些文件夾被系統(tǒng)編譯,，編譯器根據(jù)dir層層搜索，而移植BSP不可避免的帶來了目錄的變化,，通過修改dir來指定新的編譯路徑,。

⑵  修改sources文件，在sources文件中,，指定了編譯類型有PLATFORM,，OAK；編譯的時候引用的庫 sourcelib,targetlib不一樣,，移植的時候一定得注意,。目標(biāo)文件類型有Library，Dynlink,，program,；include 字段包含的則是編譯時候所需要的頭文件目錄。有個比較特殊的sources是位于Platform(例如smdk2410)下的sources.cmn,，它包含了該平臺的通用庫,，頭文件路徑，這個文件在移植過程中需要修改的,，否則,，編譯出錯。

⑶ 修改platform.bib,，platform.reg等文件,，因為這兩個文件決定了鏡像中包含哪些模塊(dll)以及注冊表相關(guān)信息，驅(qū)動移植的過程中,，每個模塊的改動都需要修改這兩個配置文件,。

⑷ 驅(qū)動源文件中的頭文件的修改以及函數(shù)，變量修改等,，這些依據(jù)編譯時候出現(xiàn)的錯誤來確定,。

除此之外，各部分的移植還需特別注意的地方有：

Bootloader部分：因為bootloader下載,，燒寫,，啟動鏡像過程會涉及到內(nèi)存地址的問題，各種入口地址不能出錯誤,，以及內(nèi)存超出范圍,，沖突都需要特別小心,。尤其是g_oalAddressTable這個表，這個表定義了物理地址虛擬地址之間的轉(zhuǎn)換以及內(nèi)存的大小,，如果設(shè)置不正確,，將出現(xiàn)校驗錯誤，下載失敗或者鏡像無法啟動等錯誤,。

OAL部分：startup.s以及OEMInitDebugSerial兩函數(shù)需要特別注意,，這兩個主要是初始化硬件及串口，這是系統(tǒng)運行及驅(qū)動調(diào)試的基礎(chǔ),，如果硬件配置以及調(diào)試串口有改變,，則需要適當(dāng)?shù)男薷摹４舜蜝SP移植,，因硬件平臺沒有變化,，因此OAL部分很多代碼無須修改即可使用。

驅(qū)動部分：Windows CE4.2與Windows CE5.0的結(jié)構(gòu),，庫有了很大的改變,，因此需要修改引用庫路徑，以及頭文件的引用路徑,，大部分驅(qū)動都將會遇到這樣的問題,。

4  結(jié)束語

本文創(chuàng)新點：通過對BSP結(jié)構(gòu)分析，將具體平臺的Windows CE 4.2 BSP移植到Windows CE 5.0版本,，包括移植bootloader,OAL,驅(qū)動程序,，使之能夠通過編譯并生成鏡像，已經(jīng)能在平臺上成功運行,。通過這次移植,，使筆者體會到BSP 移植是一個挺復(fù)雜，煩瑣的過程,，因Windows CE 5.0跟Windows CE 4.2 BSP包的組織結(jié)構(gòu)不同,，導(dǎo)致很多鏈接庫無法找到或者是這些庫已經(jīng)被替換，刪除,，只有耐心的根據(jù)這些錯誤提示來定位,，有時候也需要去makefile里去找答案。不過移植BSP比重新開發(fā)BSP更加節(jié)省開發(fā)時間,，從而縮短產(chǎn)品的研發(fā),。 

參考文獻：
[1] 潘永才，魯啟華,，田茂.基于s3c2410的GPS通信實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),，2006，15,，157-159
[2] 林濤.嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE的研究[J].微計算機信息,，2006,，6-2，91-93
[3] 呂秀平,，李小民.Windows CE.NET的定制和裁剪[J].科學(xué)技術(shù)與工程.6卷第21期,，2006年11月，p3483-3486
[4] 曹榮,，劉峰.一種DSP嵌入式多媒體應(yīng)用系統(tǒng)板級支持包的研究[J] .第26卷第3期,，2006年3月，p746-748
[5] 何宗健.Windows CE嵌入式系統(tǒng)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,，2006.