基于Intel PXA263的智能移動信息終端設(shè)計(jì)

摘要：給出了一種基于intel PXA263微處理器和Windows CE.net嵌入式操作系統(tǒng)的智能移動信息終端的設(shè)計(jì)方法，介紹了硬件平臺的構(gòu)建方法以及在構(gòu)建的平臺上移植Windows CE.net嵌入式操作系統(tǒng)的具體步驟。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)具有功能強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性好、功耗低、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

近年來，Internet的迅速普及并向家庭領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，使得消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、通信（3C）一體化趨勢日趨明顯，嵌入式系統(tǒng)再度成為研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)。可以預(yù)見，伴隨著需求的增長，有著體積小、耗能少、應(yīng)用靈活、功能強(qiáng)大、可靠性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)的嵌入式系統(tǒng)定會有著無法估計(jì)的應(yīng)用前景。Intel Xscale PXA263是一種十分先進(jìn)的嵌入式處理器，它采用Xscale核心，頻率為200~400MHz，可以加強(qiáng)微處理器速度的管理，加快多媒體處理的速度，并支持802.11b、藍(lán)牙技術(shù)USB接口。Intel的Xscale技術(shù)將手持設(shè)備的功能推上了一個(gè)新的高度，其電源管理能力提供了無與倫比的操作效率。配合Microsoft的嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE.net，將會進(jìn)一步提升系統(tǒng)的整體性能。本文將通過一個(gè)具體的例子向讀者介紹一種基于intel PXA263處理器和Windows CE.net操作系統(tǒng)的軟硬件平臺的設(shè)計(jì)方法。

1 硬件平臺的構(gòu)建

1．1 intel PXA263處理器

intel PXA263處理器是Intel公司新近推出了一款嵌入式微處理器，PXA263基于intel的多晶片產(chǎn)品（MCP）封裝技術(shù)，也是第一套創(chuàng)新[堆棧式]處理器。其內(nèi)部整合了32位的32MB intel StrataFlash內(nèi)存與含Intel Xscale技術(shù)的處理器，比其它分離（stand alone）型產(chǎn)品節(jié)省72%的空間，可在體積更小的單系統(tǒng)封裝內(nèi)提供更強(qiáng)的運(yùn)算與內(nèi)存功能。PXA263能減少產(chǎn)品使用的零組件數(shù)量，讓制造商開發(fā)出新穎獨(dú)特的功能，其中包括執(zhí)行各種效能密集應(yīng)用，如MPEG 4影片譯碼、語音與手寫辨識、游戲等。

1．2 硬件平臺的設(shè)計(jì)

本智能移動信息終端要求采用Microsoft Windows CE. Net嵌入式操作系統(tǒng)，能夠通過CCD攝像頭實(shí)現(xiàn)圖像的輸入，通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)輸入，同時(shí)也能夠通過GPRS模塊和另的終端以及主控設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和通信根據(jù)PXA263的特點(diǎn)和應(yīng)用要求，需要首先開發(fā)一個(gè)硬件平臺（以下WindRain 稱版），其具體的原理框圖如圖1所示，WindRain板主要由intel PXA263微處理器、外部RAM、CCD接口、GPRS模塊、LCD、USB接口、串口等組成，同時(shí)可以通過SD卡和CF卡實(shí)現(xiàn)外部存儲器的擴(kuò)展。

2 Windows CE. Net操作系統(tǒng)的移植

2．1 Windows CE. Net和開發(fā)平臺Platform Builder 4.2

Windows CE. Net是Microsoft推出Windows CE3.0的后繼產(chǎn)品，是一個(gè)緊湊、完整和可擴(kuò)展的嵌入式操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有完整的操作系統(tǒng)特性集和端對端開發(fā)環(huán)境，是一個(gè)多線程、多任務(wù)、確定性的實(shí)時(shí)、完全搶先式優(yōu)先級的操作系統(tǒng)，特別適用于有限資源的硬件平臺。Windows CE. Net支持超過1400條的普通Microsoft Win32 API和其它的編程接口，包括組件對象模型（COM）、Microsoft基本類庫（MFC）、Microsfot Activex控制、Microsoft活動模板庫（ATL）等，其模塊化的設(shè)計(jì)方式使得系統(tǒng)開發(fā)人員和應(yīng)用開發(fā)人員能夠?yàn)槎喾N多樣的產(chǎn)品所定制。

Platform Builder 4.2是Microsoft公司為開發(fā)基于Windows CE. Net操作系統(tǒng)的可定制平臺而專門設(shè)計(jì)的集成開發(fā)開臺，包括集成開發(fā)環(huán)境、平臺生成器、SDK導(dǎo)出器、調(diào)試器、遠(yuǎn)程實(shí)用工具、仿真器等。它能使用戶方便地設(shè)計(jì)和調(diào)試基于Windows CE. Net的平臺。

2．2 Windows CE. Net的一般開發(fā)流程

嵌入式Windows CE. Net的一般開發(fā)流程如下：

a操作系統(tǒng)的定制

*定制BSP（包括Bootloader的編寫）

*定制系統(tǒng)模塊

*定制OAL、Driver、shell

*完成操作系統(tǒng)的定制以后，可能通過Platform Builder 4.2編譯生成NK.bin或者NK.Nb0文件，至此Windows CE. Net的內(nèi)核就定制完成了，接下來便可以開發(fā)自己的應(yīng)用程序；

b應(yīng)用程序的開發(fā)

*安裝SDK，聯(lián)機(jī)測試建立開發(fā)環(huán)境污染

*開發(fā)中間模塊

*開發(fā)應(yīng)用程序，最后形成exe文件

c產(chǎn)品的生成

*發(fā)布鞋（可以兩種形式：AP與NK.bin 分開發(fā)布或者是AP集成進(jìn)NK.bin 發(fā)布）。

*下載到硬件平臺的Flash 中

*脫機(jī)運(yùn)行

其流程可以如圖2所示。

2．3 基于WindRain硬件平臺的Windows CE. Net操作系統(tǒng)開發(fā)流程

a開發(fā)基于WindRain板的BSP（Board Support Package）:

BSP的開發(fā)主要包括Bootloader 的開發(fā)、OAL（OEM Adaptive Layer ）的開發(fā)、本地驅(qū)動程序的開發(fā)、平臺文件配置等。

（1）Bootloader主要的開發(fā)

Bootloader主要用來管理目標(biāo)平臺的啟動過程，包括初始化硬件設(shè)備，下載操作系統(tǒng)的映像文件等。有了Bootloader，用戶可以快速下載一個(gè)操作系統(tǒng)的映像并在硬件平臺下運(yùn)行。Bootloader的開發(fā)是BSP開發(fā)的第一步，也是關(guān)鍵的一步。只有得到一個(gè)穩(wěn)定工作的Lo ader程序，才能夠更進(jìn)一步開發(fā)WinCE的BSP，直至最后整個(gè)系統(tǒng)的成功。

具體步驟是：運(yùn)行Platform Builder 4.2,選擇Platform-BSP Wizard，從intel DBPXA250 DEV Platform:ARMV4I克隆一個(gè)新的BSP，命名為MyPxaPlat。完成后，從資源管理器可以查看到在%-winceroot %（筆者機(jī)子上為D：/wince420）中徑下面的Platform中新增了一個(gè)目錄MyPxaPlat。根據(jù)硬件平臺的特點(diǎn)，修改% winceroot %的源文件fwxsc1.s、main.c、Flash. C、Edeviceinit. C等，使其符合自己的硬件平臺。為了調(diào)試方便通常在函數(shù)OEMPlatformInit中加入一些自定義命令的處理，這樣便可以通過串口接收命令完成相慶的功能。進(jìn)入DOS命令行提示符，分別輸入cd-winceroot=D: D 、cd%-winceroot%,wince ARMV4I HLBASEE MYPXAPLAT, 完成命令行解釋器的設(shè)定，然后運(yùn)行sysgen，定位%-winceroot%,

build-c、romimage boot.bib,在%-winceroot%

ARMV4I路徑下可以看到Eboot. exe、Eboot. bin、. nb0等文件，通過Jtag向Flash中寫入Eboot.nb0文件，上電運(yùn)行，就可以從超級終端中看到一些啟動和調(diào)試信息。

（2）OAL（Adaptive Layer）

OAL即設(shè)備商適配層中指位于Windows CE內(nèi)核和目標(biāo)硬件平臺之間的一個(gè)代碼層。開發(fā)OAL的目的是為了使Windows CE.net內(nèi)核和目標(biāo)硬件之間實(shí)現(xiàn)通信，包括處理中斷、定時(shí)器等。

OAL的實(shí)現(xiàn)也是在fwxsc1.s、main. c、Flash.c、Edeviceinit. C等文件中，根據(jù)需要修改相應(yīng)代碼，并在此基礎(chǔ)上通過Build工具生成Buildexe目錄、內(nèi)核執(zhí)行鏡像Kernkitl. exe以及CEDDK.dll文件等。

圖2

    （3）驅(qū)動程序的開發(fā)

Device Drivers（驅(qū)動程序）是指能夠管理虛擬或者物理設(shè)備、協(xié)議、服務(wù)等的一段軟件模塊，操作系統(tǒng)通過驅(qū)動程序直接和硬件打交道。

設(shè)備驅(qū)動設(shè)計(jì)的具體步驟是通過Platform Builder創(chuàng)建一個(gè)新的平臺，然后根據(jù)硬件平臺的需要插入和移除驅(qū)動，需要修改的文件有Platform. Bib、Platform. reg及驅(qū)動程序源代碼等，下面對顯示驅(qū)動為例說明具體的設(shè)計(jì)方法：

I根據(jù)自己的硬件修改相關(guān)的源代碼

在platform.bib中插入DLL

ddi.dll $(-FLATRELEASEDIR)video. dll NK SH

在platform. reg中檢查屏幕的size和Bpp

"DisplayType "="LTM04C380K "

"CxScreen "=dword: 280

"CyScreen "=dword: 1E0

"Bpp "=dword: 10

定位目錄D: LCD,通過build

sa2video. dll文件。

II調(diào)試驅(qū)動文件。其它的設(shè)備驅(qū)動都可以仿照上述思路進(jìn)行開發(fā)。

（4）平臺文件的配置

平臺配置文件包括源代碼配置文件和操作系統(tǒng)鏡像配置文件。源代碼配置文件主要上告訴Build工具需要用到的路徑、C或Visual C ++的源文件以及生成什么類型的二進(jìn)制文件等，包括Dirs文件、Sources文件和Makefile文件等。操作系統(tǒng)鏡像配置文件則主要用于給Makeimag工具生成操作系統(tǒng)鏡像，包括.bib、.reg、.dat、.db等文件。

由于筆者的BSP是通過克隆生成的，所以源代碼配置文件可以不做修改，只需根據(jù)需要對像配置文件做相應(yīng)的修改就行了。

b在Platform Builader中配置內(nèi)核和編譯映像

具體步驟是：打開Platform Builder，通過Manage Catalog Features調(diào)入上面生成的BSP（即.cec文件），運(yùn)行New Platform Wizard生成一個(gè)新的Project，通過Build菜單，編譯便可得到Windows CE. Net映像文件Nk. nb0和NK. bin。

c導(dǎo)出平臺SDK并編寫應(yīng)用程序

編譯完成后，通過Project菜單中的Export Wizzard導(dǎo)出一個(gè)平臺SDK，供在Embedded Visual C++或者Visual studio. Net中開發(fā)上層應(yīng)用軟件使用。

D下載映像并脫機(jī)運(yùn)行

通過CF網(wǎng)卡將Windows CE. net映像文件下載到Flash中，脫機(jī)按復(fù)位鍵，屏幕上顯示W(wǎng)indows CE. net的啟動畫面，說明Windows CE. net已成功運(yùn)行。開發(fā)的上層應(yīng)用軟件則可以通過PC 機(jī)上的ActiveSyn同步軟件下載到Flash中。

至此，基于Windows CE. net的智能信息終端的開發(fā)就已完成，通過開發(fā)過程可以看出，Windows CE. net操作系統(tǒng)及其開發(fā)工具給我們提供了很大的方便，大大縮短了產(chǎn)品研發(fā)的時(shí)間。

3 結(jié)語

本文介紹的基于Windows CE. Net的智能移動信息終端具有功能強(qiáng)、性能穩(wěn)定、功耗低等特點(diǎn)，適用于當(dāng)前的高端移動信息產(chǎn)品，具有較好的應(yīng)用前景。目前已成功應(yīng)用于軍警用移動信息終端中。