Windows CE是一個32位,、多任務(wù),、多線程的嵌入式操作系統(tǒng)，是微軟專門為信息設(shè)備,、移動應(yīng)用,、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、嵌入式應(yīng)用等非PC領(lǐng)域?qū)ｉT設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)產(chǎn)品,，在外觀和使用的感覺上十分接近桌面Windows系統(tǒng),。它使用平面內(nèi)存模式尋址，可以同時運(yùn)行多個程序并支持1個程序中的多個線程,，并且非常精煉,，只有很小的內(nèi)存要求。與基于PC的操作系統(tǒng)不同,，Windows CE不需要標(biāo)準(zhǔn)硬件,支持各種各樣的CPU,，如X86、PowerPC,、ARM,、MIPS等,通過OEM 適配層(OEM Adaptation Layer)可以把Windows CE適配到任何硬件平臺[1-2]。雖然Windows CE是微軟Windows操作系統(tǒng)家族的一個成員,，支持用于Windows 2000/XP和Windows 98等桌面Windows操作系統(tǒng)的Win32 API的一個子集,。但由于它不是桌面Windows操作系統(tǒng)的一部分或縮減版本，使得開發(fā)Windows CE的驅(qū)動程序與開發(fā)桌面Windows的驅(qū)動程序有所不同,。本文將著重討論這些區(qū)別,，以使廣大熟悉桌面Windows驅(qū)動程序開發(fā)的程序員能快速掌握嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE驅(qū)動程序開發(fā)方法。
1 驅(qū)動結(jié)構(gòu)模型比較
    在桌面Windows系統(tǒng)中,，以支持Windows 2000/XP的WDM驅(qū)動模型為例,。WDM體系結(jié)構(gòu)實(shí)行分層處理，即設(shè)備驅(qū)動被分成最高層驅(qū)動程序,、中間層驅(qū)動程序,、最低層驅(qū)動程序,如圖1所示。

　 在Windows CE驅(qū)動中,按驅(qū)動的結(jié)構(gòu)可以分為二種類型：分層式設(shè)備驅(qū)動程序和整體式驅(qū)動程序,，如圖2所示,。分層式設(shè)備驅(qū)動程序由上層和下層兩部分代碼組成[1,3]。上層的程序稱為模型設(shè)備驅(qū)動程序（MDD）,，下層的程序則稱為平臺相關(guān)的驅(qū)動程序（PDD）,。整體式驅(qū)動程序的源代碼由中斷服務(wù)線程代碼和針對平臺的代碼組成,。

    同桌面Windows設(shè)備驅(qū)動結(jié)構(gòu)模型相比，Windows CE設(shè)備驅(qū)動相對簡單一些(見圖1,、圖2）,。兩種操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動雖然存在許多相似的地方,，都采用了模塊,、分層的設(shè)計(jì)方法，但是還存在許多不同的地方,。在Windows CE操作系統(tǒng)中,，分層的驅(qū)動程序并不適用于所有的驅(qū)動，尤其是將驅(qū)動程序分為兩層將會導(dǎo)致在驅(qū)動程序操作時附加的功能調(diào)用,，這無疑會降低驅(qū)動程序的效率,，對于時間或性能關(guān)鍵的實(shí)時操作，整體式驅(qū)動程序?qū)m合,。
    在桌面Windows系統(tǒng)中,，驅(qū)動各層通信之間使用一種稱為I/O請求包(IRP)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行通信,影響到設(shè)備的每個操作都使用I/O請求包,若采用層次結(jié)構(gòu)使I/O請求過程更加明了。I/O管理器發(fā)送IRP來請求驅(qū)動程序的處理,，通常,IRP由分層的驅(qū)動程序棧來處理,，而高層的驅(qū)動程序則把請求劃分成更簡單的請求并傳遞給下層驅(qū)動程序。IRP首先被送到設(shè)備堆棧的最上層驅(qū)動程序,，然后逐漸過濾到下層的驅(qū)動程序,每一層驅(qū)動程序都可以決定如何處理IRP,。但Windows CE驅(qū)動各層之間的通信沒有采用IRP通信機(jī)制，而是通過接口函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)[4-5],設(shè)備驅(qū)動程序接口DDI(Device Driver Interface)是在MDD層中實(shí)現(xiàn)的函數(shù)集,系統(tǒng)中的GWES模塊通過這個接口調(diào)用設(shè)備驅(qū)動程序,；設(shè)備驅(qū)動程序服務(wù)器接口DDSI(Device Driver Service Provider Interface)是在PDD層中實(shí)現(xiàn)的函數(shù)集并由MDD調(diào)用,。
2 設(shè)備驅(qū)動組成部分比較
    驅(qū)動程序是一些例程的集合,它們被動地存在，等待主機(jī)系統(tǒng)軟件的調(diào)用或激活,。在Windows系統(tǒng)中,，具體的驅(qū)動程序有所不同，其包含的例程也不同,，但其主要例程是相同的,。圖3 描述1個Windows驅(qū)動基本流程。
    下面闡述Windows CE和桌面Windows設(shè)備驅(qū)動組成的差別,。

2.1驅(qū)動程序的入口點(diǎn)
　 在桌面Windows和Windows CE兩個系統(tǒng)中的驅(qū)動程序都含有初始化模塊,，該模塊主要功能是完成驅(qū)動程序的初始化及卸載。在桌面Windows系統(tǒng)的初始化模塊中,，包括有每1個設(shè)備驅(qū)動程序都有的1個初始化入口點(diǎn)：DriverEntry例程,。每次設(shè)備驅(qū)動程序啟動時該例程被系統(tǒng)自動調(diào)用，其最重要的功能是設(shè)置驅(qū)動程序?qū)?yīng)于I/O請求的主功能代碼(MajorFunction)的回調(diào)例程,。DriverEntry例程如下：　　
    DriverEntry（IN PDRIVER_OBJECT DriverObject, …）
                                    //驅(qū)動程序人口
    {　　
    DriverObject->DriverExtension->AddDevice=AddDevice;
    DriverObject->DriverUnload=DriverUnload;
　 DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE]=Create;
    DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE]=Close;
　 DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_READ]=Read;
　 DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_WRITE]= Write;
　 DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_DEVICE_CONTROL]
       =IoControl;
　 DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_PNP]=Pnp;
　 DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_POWER]=Process-
    PowerIrp;
　　            ……
　    }
    其中,AddDevice例程是在系統(tǒng)添加1個設(shè)備時被PnP管理器調(diào)用,，其主要工作是創(chuàng)建并初始化設(shè)備對象,；DriverUnload例程在系統(tǒng)卸載硬件時使用,由I/O管理器調(diào)用，釋放所有資源,。初始化模塊中還包括有Create和Close兩個例程,，這是Win32程序獲得和釋放設(shè)備句柄的唯一途徑。
　 與桌面Windows設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)相比,，Windows CE設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)主要難點(diǎn)在于不同類型設(shè)備的驅(qū)動程序架構(gòu)是不一樣的,。以流接口驅(qū)動程序?yàn)槔琖indows CE設(shè)備驅(qū)動程序是用戶模式動態(tài)鏈接庫（DLL）,，其入口點(diǎn)在不同的情況下有一些細(xì)微的差別,，主要入口點(diǎn)包括:XXX_Init、XXX_Deinit,、XXX_Open,、XXX_
Close、XXX_IOControl,、XXX_Read,、XXX_Seek、XXX_PowerUp和XXX_PowerDown,。在實(shí)際開發(fā)中,，接口名稱中的XXX 3個字母由所驅(qū)動的設(shè)備文件名前綴代替。
2.2 與應(yīng)用程序的通信
　 設(shè)備驅(qū)動程序構(gòu)造成功后,，將它與設(shè)備一同安裝進(jìn)系統(tǒng),，以便用戶可以對設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂萍霸L問。在桌面Windows和Windows CE兩個系統(tǒng)中使用Win32 API實(shí)現(xiàn)硬件的訪問,。首先調(diào)用CreateFile創(chuàng)建1個設(shè)備的連接,，獲得該設(shè)備的句柄（Handle），然后根據(jù)需要調(diào)用ReadFile,、WriteFile,、DeviceIoControI等函數(shù)對設(shè)備進(jìn)行讀寫或者其他I/O控制操作，最后調(diào)用CloseHandle關(guān)閉設(shè)備,。
　 在桌面Windows系統(tǒng)中,，當(dāng)用戶需要訪問某設(shè)備時，必須首先取出指定設(shè)備全局唯一標(biāo)識符（GUID）的設(shè)備信息集,，枚舉設(shè)備實(shí)例的接口數(shù)據(jù),，從中獲得設(shè)備的符號鏈接名，然后調(diào)用CreatFile創(chuàng)建設(shè)備,，并獲得設(shè)備句柄,，且在驅(qū)動程序內(nèi)部通過處理IRP響應(yīng)來自Win32應(yīng)用程序?qū)RP_MJ_CREATE、IRP_MJ_READ,、IRP_ MJ_WRITE和IRP_MJ_OCTL等請求;IRP由IRP首部結(jié)構(gòu)和一系列的棧單元組成,，每個棧單元是一個IO_STACK_LOCATION結(jié)構(gòu);驅(qū)動程序僅需知道當(dāng)前I/O棧單元和IRP首部結(jié)構(gòu)中的信息就可以對IRP進(jìn)行處理,。驅(qū)動程序處理完IRP后，使用IoCompleteRequest函數(shù)通知I/O管理器,，可以通過其參數(shù)設(shè)定狀態(tài)碼和返回的字節(jié)數(shù),。而在Windows CE系統(tǒng)中，應(yīng)用程序需要了解中斷處理線程中數(shù)據(jù)的輸入輸出完成情況,以便及時處理,。這就需要建立應(yīng)用程序和設(shè)備驅(qū)動程序的同步通信,。2.3 設(shè)備名
    在Windows設(shè)備驅(qū)動中,為了提供對Win32程序可用的名字，必須為每個設(shè)備創(chuàng)建符號鏈接,。在桌面Windows和Windows CE兩個系統(tǒng)中,，都可以采用1個明確的符號鏈接名,。1個具體設(shè)備名稱是由設(shè)備名前綴和設(shè)備名索引組成的,，即3個大寫字母、1位數(shù)字和冒號組成,。另外在桌面Windows系統(tǒng)中,，還可以采用設(shè)備接口為設(shè)備創(chuàng)建符號鏈接。每個設(shè)備接口由1個128位全局唯一標(biāo)識符(GUID)標(biāo)志,，把設(shè)備注冊為1個特定的設(shè)備接口就創(chuàng)建了1個符號鏈接,。用戶態(tài)設(shè)備可以取得擁有此GUID的設(shè)備。
2.4 驅(qū)動程序的運(yùn)行模式
　 在Windows系統(tǒng)中支持兩種基本模式的驅(qū)動程序類型,，即用戶模式(User Mode)和內(nèi)核模式(Kernel Mode),，不同的模式允許不同層次的內(nèi)存存取和系統(tǒng)資源的分配。內(nèi)核模式驅(qū)動程序則由運(yùn)行于內(nèi)核模式的系統(tǒng)級代碼組成,，它們沒有系統(tǒng)資源存取的限制,，可以執(zhí)行任何有效的CPU指令，被用來直接控制硬件,。用戶模式驅(qū)動程序是按用戶模式運(yùn)行的系統(tǒng)級代碼,，它們不能使用直接的硬件I/O指令來訪問硬件。
　 桌面Windows系統(tǒng)一般要求設(shè)備驅(qū)動運(yùn)行在內(nèi)核模式下,，內(nèi)核模式提供設(shè)備資源的直接訪問,，沒有固定的用戶模式的輔助操作。
　 Windows CE系統(tǒng)一般要求設(shè)備驅(qū)動運(yùn)行在用戶模式下,，運(yùn)行在用戶模式下有許多優(yōu)點(diǎn),，最明顯優(yōu)點(diǎn)的是當(dāng)設(shè)備驅(qū)動開發(fā)有錯誤動作時，內(nèi)核被有效地保護(hù)起來,，明顯地減少了內(nèi)核被驅(qū)動程序破壞或者可能導(dǎo)致不能重新啟動內(nèi)核的潛在目標(biāo)存儲錯誤,，以及其他意想不到的災(zāi)難等發(fā)生的可能性。
2.5 驅(qū)動程序的安裝
　 桌面Windows的驅(qū)動程序的通過INF文件安裝,，INF文件是一個文本文件,，含有安裝1個WDM驅(qū)動設(shè)備程序需要的所有必需的信息,包括要復(fù)制的文件列表,、要創(chuàng)建的注冊表項(xiàng)等。驅(qū)動程序根據(jù)INF文件中的指令安裝,，驅(qū)動程序可執(zhí)行文件被復(fù)制到正確的位置,，通常是Windows System32\Drivers目錄，然后創(chuàng)建各種注冊表項(xiàng),。Windows CE和桌面Windows之間的最大區(qū)別是Windows CE不支持.sys和.inf文件,Windows CE設(shè)備驅(qū)動是編譯成動態(tài)庫,，將驅(qū)動的動態(tài)庫文件直接拷入Windows\目錄，然后創(chuàng)建各種注冊表項(xiàng)即可,，減少了Windows CE加載程序的復(fù)雜性和大小,。
3 開發(fā)環(huán)境比較
　 在桌面Windows系統(tǒng)中，驅(qū)動程序開發(fā)采用兩種方式,一種是Microsoft公司提供的Windows DDK(Device Driver Kit)[6-7],。由于DDK基于匯編語言的編程方式和內(nèi)核模式的調(diào)用,，對沒有深厚的OS原理和編程水平的人員編程較困難；另一種是NuMega公司提供的DriverStudio,，它是一個大的開發(fā)工具包,，包含VtoolsD、SoftICE和DriverWorks等開發(fā)工具,。利用DriverStudio開發(fā)WDM驅(qū)動程序,，可以大大簡化開發(fā)人員的工作量、縮短開發(fā)周期以及降低開發(fā)驅(qū)動程序的難度,。
　 Windows CE開發(fā)平臺的開發(fā)者,、獨(dú)立硬件供應(yīng)商（IHVS）和應(yīng)用程序開發(fā)者都會從事基于Windows CE平臺的設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)。對于不同的開發(fā)者,，微軟為Windows CE提供了2種開發(fā)工具：Platform Builder和Embedded Visual Tools,。Platform Builder是一個定制基于Windows CE操作系統(tǒng)的嵌入式平臺的集成開發(fā)環(huán)境(IDE),為創(chuàng)建Windows CE嵌入式系統(tǒng)提供了全部相關(guān)工具，范圍包括用來開發(fā)基于Windows CE的應(yīng)用程序和設(shè)備驅(qū)動程序以及用來創(chuàng)建操作系統(tǒng)的各種自定義版本,。而Embedded Visual Tools主要用于上層應(yīng)用程序,、驅(qū)動的開發(fā)，功能類似于桌面Windows平臺上的開發(fā)工具VC,、VB等,其核心是Embedded Visual C++,，它具有與Visual C++ 6.0基本相同的特性，包括對MFC,、ATL以及COM／DCOM 的支持,、應(yīng)用程序向?qū)А⒕幾g調(diào)試等多種功能,。
　 理解Windows CE與桌面Windows設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)的區(qū)別,，有助于熟悉桌面Windows設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)的程序員快速掌握嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE的設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)。近幾年來,，信息家電,、掌上電腦,、電視機(jī)頂盒等基于Windows CE操作系統(tǒng)的設(shè)備已越來越普及，而Windows CE上的設(shè)備驅(qū)動程序還比較少,，因此,，Windows CE設(shè)備驅(qū)動程序具有不少的開發(fā)潛力和市場。希望本文對有意開發(fā)Windows CE設(shè)備驅(qū)動程序的人們有所幫助,。
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