winCE教程(pdf)

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全面讲解winCE操作系统。 第一章 引言 第二章 Windows CE 系统结构 第三章 处理程序与执行绪的描述和排程 第四章 储存管理 第五章 Windows CE 的储存管理 第六章 装置管理 第七章 使用者接口与图形子系统 第七章 使用者接口与图形子系统 第八章 动态链接库的载入分析 第九章 执行绪在队列之间的转换分析 第十章 虚拟内存 第十一章 档案系统 第十二章 驱动程序加载机制 第十三章 Windows CE 应用程序开发环境 第十四章 Windows CE 驱动程序 第十五章 Windows CE侦错环境 第十六章 项目制作
占用系统资源要少:不少嵌入式系统本身资源有限。运算速度不快、储存空 间不大,不可能允诈操作系统占据一大部分的资源。 实时响应要求严柊:特别是在关键领域应用的嵌入式操作系统,比如从事长机碰 撞检测处理的系统,起着避免机毁人的关键作用,必须达到系统规定的硬实时 规格。 对操作系统可靠性要求高:在关键领域应用的嵌入式操作系统不允许发生任何影 响系统可靠性的故障,重新启动系统就可能意味着重大事枚。 具有可配置性:由」嵌入式操作系统必须能够应用在多种多样的硬件环境,因此 嵌入式操作系统要能够针对硬件系统的变化进行配置,从而满足不同应用的要求。 从原理上看,嵌入式操作系统的内部结构与其亡操作系统的差别不大,但是实际结构和 功能与其它操作系统有着较大的不同。以下列出几项嵌入式操作系统的特色: 小型化:在保证其应用功能的前提下,尽可能减小系统对资源的占用,由此作为 出发点设计嵌入式操作系统的结构和的基木功能,如的 仅提供稈序排程、稈序间通信、底层网络通信和中断处理等最基本的功能。 可定制性:嵌入式操作系统必须在能够提供可配置或可自订的 功能和其它 功能。比如,在处理器排程或者任务排程方面,能够提供除 排程 之外的 排程等多和排程策略的选择。在储存管理方 面,有的嵌入式操作系统不仪提供对的管理,还提供对内存和闪仔的 管理。在嵌入式操作系统中,根据应用需求的不同,有旳系统提供寳种档案系统 供使用者选择,有的系统不提供档案系统,以减少系统的负荷。 ●实时性:实时的含义,不仅表现在系统完成了正确的任务,而且必须在既定的时 间区间内完成该仟务。针对不同应用的要求,嵌入式操作系统应有硬实时、软实 吋、非实吋等不同实时级别的功能。对于有硬实吋要求的嵌入式操作系统,其处 理器排程、中断响应等等有关机制必须符合严格的时间要求,保证在规定时限之 内完成对关键任务的处理。 高可靠性:嵌入式操作系统的结构,内部的系统组件或模块必须达到应用程序所 必须的可靠性。对于关键应用稈序,嵌入式璪作系统还应提供容错和防故障等提 高系统可靠性的功能措施 ●可移植性:考虑到嵌入式应用产品具有产品更新快的特点,嵌入式操作系统必须 能够支持多种国际主流微处理器等硬件平台。 为了提晑系统的可移植性,嵌入式操作系统通常采用 和 的底层结构设计。提供了与设备无关的特性,它遮盖 了不同平台硬件的差异,向操作系统的上层提供了一套统一的接凵 隐藏各种与硬件 有关的细节,保证了整个系统的可移植性。而一般由硬件厂家提供的,按照既定的程序规范 完成,保证了嵌入式操作系统可以在新推岀的微处理器硬件平台上运行。微软的 系列嵌入式操作系统, 的 系列嵌入式操作系统,都是采用 和底层结构设计的例子。目前国际主要的嵌入式操作系统可以支持的微处理器已 经超过数十种,如 至少支持 等微处理器。 为了适合各种应用的需要,嵌入式操作系统在之上提供了多种应用功能,如图形 接∏,网络通信与 协议功能,多媒体处埋功能以及其它各种功能。这些功能·般也 采用可配置模块的形式,由系统开发者根据需要在系统生成阶段选定。 现代嵌入式操作系统与嵌入式操作系统的定制或配置工只联系密切,构成了嵌入式操作 系统整合开发环境。在整合开发环境通常提供冇程序代码编辑器、编详器和连结器、 功能配置与系统侦错器以及系统仿真器等等。程序代码编辑器提供在主机上对系统程序代码 的程序编辑功能;编译器和连结器通常提供 和其它程序设计语言编译和连结功 能 功能凰置与系统侦错器提供程序廾发者对功能軋置的功能以及各种侦错功 能,如图形和命令行的侦错方式,各种断点设置、单步执行、异常处理,內存、寄存器、变 量修改和反组译功能等等;系统仿貞器则提供程序开发者·个仿貞侦错的工具,以便使系统 能够在接近真实馊件的环境下侦错和检骏。 发展简史 起因 在个人计算机的年代,人们就已经设想一种可以随身携带的信息设备,这种设备的最先 产品形态之一是掌上计算机。掌上计算机的出现,极大地改变了人们的生活、工作习惯,很 多人彻底抛弃了传统的计算器、记事本、电话簿,在一些地方(比如美国的硅谷),掌上计 算机的普及率甚至超过了行动电话,成为人们工作生活中的必备物品 提到掌上计算机,就不能不论及公司,这个最具创新精神的公司在年发布 了第一款掌上计算机 ,这是世界上第一款没有键盘,使用手写笔米操作的掌上计算 机,成为现代掌上计算机的雏形,不过, 最终以失败告终。 年 和 共同创立了 公司,开始了掌 上计算机的设计构想 年的月,第部 掌上计算机 问世了,它 使用的是 和 自己开发的 操作系统,只有 内存。 的第二代产品问世。年 发布了第三代掌上计算机 使用的是 操作系统,拥有内存和的 支持红外线传输。 取得了空前的成功,年底到年初,公司又连续发布 以及彩色机型 ,这三款机型目前仍是市场上的主流产品。年 发布了第四代产品, 系列,内存为,支持 外部扩展卡,采用 接凵与相连,操作系统为 迎战 掌上计算机的巨大成功,自然引起了产业嗅觉极其灵敏的比尔·盖茨的注意。微 软公司在内部开始了“ 项目,该项目的名称曾经有过多个名称,如 (脉冲犀), 和 (飞马),最后更名为 早期的项目开发有若干个小组,其中有的没有起飞就失败了。 组有两个不同的目 标支持 和掌上计算札。有人打算使大些并且有更多的多媒体功能,而其它人 则希望小些,另外一些人则试图改小 组则使用位的 的子集进 行开发。微软公司对于这种状态当然不会满意,最后,在 资深副总裁领导下, 顶口正式启动。 在 项目的开始阶段,对象导向的开发经历了挫折的考验,最后终于取得了 成功,这就是年发布的 随后有几款使用 系统的产品 在市场上出现,称为 外观很像 ,这样做的最人益 处是,使用者看到的是一个熟悉的接凵,很容易接受它。这真是一个非常聪明的主意。整个 的发展过程,可参看图 Pocket pc Pocket Pc 2002 ver.101.012.02012.1/2.112.123.0 WinCENEt 11x954711971/88yg86/9y)409(0l/02 历史 是一个全新开发的操作系统。只需要 的 就可以把系统全部 装下。最新版的 只需的运行空间 是模块化的, 厂家以加入自凵所需要的仼何模块,除去不需要的。比如,手机)家就可以把触控板模块 去掉,以节省空间。从某种角度上, 更像 因为 可以在保扩模式中运行在 空间,最大可达字节空间。一个应用程序的故障不会引 起整个系统失败。下表中以功能为区分,详细的比较了 和 的一些重要区别。 性能改进比较 功能目录 应用稈序发展环境 协定 链接库 版 标准应用程序 应用程序 性能改进比较 功能目录 系统与网络服务 电源管理装置 外围管理装置 防火墙 档案与储存管理 档案系统 档案系统 档案系统 缩 数据库支持 至于“”这个名字的来源,现在已经没有准确的历史档案可查。但是微软公司内部 的人员普遍认为中的代表了消费类 袖珍 通讯能力 和伴侣 ,而中的代表了电子产品 。若把 看作是计算机启蒙者( ),也许更能充分反映微软从头设计·个全新的 操作系统的意义。 的功能 的主要功能 的设计目标是:模块化及可延展性、实时性能好,通信能力强大,支持多 种 从操作系统内核的角度看 具有灵活的电源管理功能,包括睡眠/唤醒模 式。在 中,还使用了对象储存 技术,包括档案系统、注册表及数 据库。它还具有很多高性能、高效率的操作系统特性,包括视需要分页、共享储存、交叉处 理同步、支持大容量等 拥有良好的通信能力。它广泛支持各种通信馊件,亦支持直接的区域网连 接以及拨号连接,并提供与、内部网以及 的连接,包括用于应用级数据传输的 设备至设备间的连接。在提供各种基木的通信基础结构的同时, 还提供与 的最佳整合和通信。 的图形使用者接口相当出色。它拥有基于 的 浏览器,此外,还支持 字体。廾发人员可以利用丰富灵活的图形接口类别 库在 环境下为嵌入式应用建立各种专门的图形使用者接口。 甚至 还能支持诸如手写体和声音识别、动态影像、图形等特殊应用 是一个多任务的操作系统,可以同时执行多个任务,并在他们之间来叫切 换,这其实就是 的简化版本,我们可以通过我们熟悉的 的操作方式来控 ,它也带有“我的文件”,也有很多软件如 同时内置了多媒体功能,通过 可以播放 甚至 是视讯回放。 具有可扩充的 插槽,通过扩充卡可以实 现多种功能,例如网臾浏览、无线接入或者増加更大的储存空间 是 的后继产品。 专为嵌入式市场 设计,为快速建立下一代智能行动和小内存占用的设备,提供了一个稳固的实时操作系统 具备完整的操作系统特性和端对端开发环境,它包括了定制设备所需的 切功能,例如:连网能力、实时性和小内存体积占用以及多媒体和浏览功能 的实时功能 实吋操作系统( ,简称 是完全的实时系统(包括硬件 操作系统和应用稈序)的一部分,它必须满足特定的系统需求 必须提供足够的功能 米满足系统的需求。尽管 操作系统以前的版本提供一些 性能,但是自 以来,的许多重大改变极大的增强了 实时性能。 进一步解决了中常见位阶倒置 问题,使 更符合 完全硬实时系统的要求 的应用领域 是一个具有先占式多任务功能,并具有强大通信能力的嵌入式操作系统。 是微软专门为信息设备、行动应用、消费类电子产品、嵌入式应用等非领 域而全新设计的策咯性操作系统产品。本节选择几种应用程序领域,介绍 的 应用情况。 市场 微软希望消费者普遍使用安装 操作系统的 版不支持手写识别,使用者必须靠键盘输入,操作非常麻烦。版则对硬件要求很高,增 加了使用者的成本。因此,在与的初期较量中,微软并不占上风 年,微软对使用 以后版本的设备进行了区分,针对类的操 作系统更名为 。微软通过加强与各大硬件厂商的合作逐步进攻操作系统及其 终端产品的市场。截至年,微软已经占有操作系统的市场占有率。 目前,在市场中,已基本形成了微软与对垒的局面。阵营的产品致命 的弱点是系统开放性差、应用程序冇限、功能延展空间小;而微软阵营的产蕌因 操作系统开放性好、应用程序开发厂商众多、功能强大,而且与、甚至 的互 动性强等优点,逐步占据了上风。 新一代手机操作系统 无线通信市场是一个巨大的市场。早在年月,比尔·盖茨就曾试图与行动通信 巨头诺基亚建立合作关系,但双方的谈判未能取得任何结果。相反,诺基亚与其它无线通信 领域巨头闪电般地建立了 联盟。但微软并未因此放弃。 微软公司一直从事着一个代号为“”智能电话廾发计划的研究,将最好的 和最好的电话组合在一起,构建一个使用者能够随时随地保持智能性连接,通过语音、电子 邮件或其它途径的平台。 智能电话平台向使用者提供不断更新的个人信息、电了 邮件以及强大的浏览功能。该平台包含支持 )和 格式的 浏览器。 微软在年推出了 软件平台,专门针对行动商务专业人上以及企业 用户设计,强化了商务与沟通的功能,内建全中文化的 等文字与图像处理软 件,让中文用户能够通过网络及时获取企业内部信息,进行档案处理、企业简报以及共享数 字影音信息。 建立在 的基础之上,添加了数据和语音通信功 能,在提供行动电话功能(包括语音通信和文字消息)的同时,还增加了诸如 浏览和实时消息等迅速和容易的数据连接功能。 年微软推出了 是微软开发的新一代手机操作系 统平台,这一智能电话解决方案把平台整合提升到一个新的层次,为手机使用者提供了语音 数据及多媒体功能,如:行动电子邮件和个人信息、强大的內贝浏览功能、音讯视讯播放和 分流以及丰富的游戏等等。由于使用彩色屏幕,使用者可以藉由无线网终下载各种丰富的图 形、动画及游戏。 软件通过与黴软的后端服务器及服务相结合,成为行动 商务人士以及公司用户利用小型行动电话实现行动服务和因特网浏览的主要平台。 行动设备是一种个人工具。有些人认为它应以语音为中心,他们觉得一部电话即可满足 需要。另一些人则希望获得所提供的数据处理能力。还有些人希望通过同一设备同时 实现这两项功能,并要求这种设备应小到能够随身携带,同时又足以储存所需数据。比功 能电话稍大、却又小于 的智能电话在同设备中整合了语音及丰富的无线数据功 能。智能电话首先是一部功能强大的电话,此外,它还为那些需要随时随地与重要时效性信 息保持连接的使用者提供了大量在线和离线应用程序 在无线网络上,当前存在着两种不同的观点。一种观点认为无线网络是现有因特网内容 与服务的延伸,应该为使用者提供类似在上使用因特网的行动终端和操作接口。而另 种观点则认为使用者需要更为个性化的信息与服务,根本不需要、也不可能将现有因特网上 过于泛滥的信息搬到无线网络上,无线网络上的信息与服务应沿着类似短信的模式发展。从 使用者的角度看,第一种观点更只想象空间,而第∵种观点则有些保守。当前,无线网络的 数据传输速度正在不断加快,当无线网络的数据传输速度达到每秒几丨·甚至更高的时候, 使用者怎么还会满足于仅仅收发短信呢? 微软是第一种观点的坚定支持者,而手机巨头们的保守态度,是否意味着传统手机厂家 们门最终将丟失行动终端市场呢?!目前,米用微软 新一代手机操作系统平 台的厂家逐渐增多,这些厂家基本上都是无线手机市场的后来者,他们正在和微软一起向传 统手机的阵营发起了挑战 工业控制 在市场上被证明是工业控制领域的一种典型解决方案。它是把产品置于可 靠软件和可靠硬件上的一个有效办法 为设计单位、制造厂家和客户带来了收 益。它降低了产品生存周期中各个阶段的成本,并且缩短了自定解决方案所需的进入市场吋 间。为了说明 在工业控制领域的作用,也许最好的方法是通过实际应用。这里 介绍两个真实的例子。 案例:变电站现代化平台 同许多其它行业一样,电力行业同样面临着现代化的挑战。几乎所有变电站和发电厂中 所使用的自动控制系统,都是由多年前所采购的各种互不兼容组件所构成的。电力公司往往 从一系列不同丿商那里购买可程序化设定的控制器、远程终端装置、智能化电子设备()、 保护性中继设备以及其它各种设备。这些设备迸常在T厂中通过不同协议进行互通并执行完 仝不同的功能。现在,电力公司发现,它们所面临的主要挑战在于,将所有这些组件融入到 个高效的整合解决方案中。 作为一家总部设在加拿大的 致力于开发电力行业所需的自动控制与 (监视控制与数据采集)产品,以响应现代化需求并解决发电厂中所存在的通性问题 建立了 (变电站现代化平台 ),它是一 种基于 用以解决互通性问题的智慧化网关设各。借助 所提供的 优越互通性, 创建岀一种从多种数据源整合数据、监视变电站发电厂运行状况、 并与远程能源管理系统进行通信的设备。 从硬件角度来讲 需要强大的处理能力和通信功能,以及大量储存空间。同吋, 它还需要一种通过精心设计的嵌入式系统,以便适应万伏高压变电站中极端天气状况与 强烈电磁干扰所形成的恶劣环境。在 通信处理器上运行,包含 和 只备个 以太刈端口、个工业组件扩展模块 个拥有 接口的高速同步异步串行端口、个中速 异步控制台端口以及个 接∏。此外,还可选配 或 界面。该设各安装在 坚固的钢制外壳中,足以纾受发电厂中持续不断电磁干扰所造成的影响。 在硬件方面的问题得以解决后, 开始寻找一种能够不断适应新设备、新协议与 新标准的灵活操作系统,一种必须在平台及嵌入式平台上运行的极为复杂的实时应用程 序。促使 选择 的一个决定性因素在于, 的T程师非常熟悉这 种操作系统中所使用的 应用程序接∏()。由于 与其它 产品间的程序开发相似性,在它们之间进行移植非常容易。它降低了产品生命周期 中各个阶段的成本,并且缩短了自定解决方案所需的上市时间。 由于可以使用熟悉的工具,利用软件程序,获得受过良好培训的工程师可以轻松移 植应用稈序,因此,开发的成本得以显著降低,产品进入市场时间得以大大缩短。这种开放 式平台使客广的产品更具竞争力。 由于在发电厂中控制许多具有时效性的事件,因此,它需要一种能够提供精确时 间控制能力的解决方案。 对多种其它实时操作系统进行了评估,但没有一种能够提 供 操作系统中那样的延展性与扩充能力。 工程师在为通信组件撰写设备驱动程序的过程中广泛使用了基于 的开发 工具 大量使用了串行连接、广域网络、专用联机、局域网络和髙速以太网联机。它 不仅使用了多种来自不同制造商的专属协议,同时还使用了诸如 和之类的标准协 议。借助熟悉的 软件开发环境, 的管理层发现,他们可以从大量熟悉 程序的开发人员中选拔更多程序设计师。此外 可以借鉴在 台上针对其它应用程序所开发的现有软件产品,并充分利用针对 的广泛第三方 厂商支持。鉴于 所提供的扩展能力, 计划在未来的产品型号中添加更 多附加特性,其中包括快闪型储存磁盘、调制解调器、显小卡及使用内建 接口的 附加网络适配器。 案例:食品安全装置 健康和安全标准对于食品行业来说是至关重要的事情 个世纪以来 直是行业的领导者,它向食品加工业提供保证最高安全标准所必须的杀菌技术。为了保持技 术发展的领先地位 选择了 作为 系统的 操作系统,这是他们的新一代杀菌控制系统。 的新操作系统必须提供网络互通性,具有熟悉的使用者接口,而 且可以轻松连接多种设备,此外还应具有确定性和实时方式。在对可能性进行了考察以 后, 认为 提供了运行 所需的能力和弹性。 选择 的原因是公司需要一个实时操作系统。 必须在几亳秒内通过设备对设备进行控制。它需要一个能进行工业控制所需 的精确计时的操作系统 提供的更富有吸引力的一个特性,是它的实时回应能 通过优先权来运行中断执行绪,并且以一种确定性的方式来处理输入资邾 能对吋间敏感的刺激做出高速的响应和反应, 需要迅速地进入市场,所以公司决定利用 公司的技 术,该公司是一家外部的系统整合商和 承认的解决方案提供商。这使 能将自身内部的热处理专家和系统控制设计专家与 程序廾发专家结合在 起。也许 带来的最人好处是它能把 连接到种类众多的 设备上。的扩展能力对于食品加工行业米说是特别重要的,因为它必须对杀菌过程 进行跟踪和记录,以保证消费者买回家的食品的安全和质量能满是严格的国家标准。在极端 的情况下,巨大的杀菌系统比层楼还要高,而且带有多个监视杀菌过程的设备。 片 卡使平台透过个转换器具有了直接进行随插即用的必要条件,这使 得可以从旧有系统上进行升级,而不需要重新为硬件接线。这种升级可能性照顾到了数千现 有使用者的升级需要 计划根据使用者的需要,在不同制造商制造的硬件上 安装 以及 这些设备是作为标准酤置提供的,以让使用 者能拥有各种各样的选择。 撇开 的网络可连接性和可扩展性不谈,采用 的另 个主要优势是使系统进入了 环境,这使操作员操作起来更加容易了。每个人对 环境都已经很熟悉了。使用者一直在鼓劢利用 环境转移, 他们对能使用这个系统感到非常兴奋。 说明:上述有关内容,均来源于微软公司的网站,读者如果想了解进一步的细节或更 多的应用事例,请访问微软公司的网站。) 本书的组织 本书分为上篇、中篇和下篇三个部分,上篇为 结构分析,中篇为 情景分析,下篇为实验手册。每一篇又划分为若千章。上篇包含有引言, 体系结构,处理器排程,储冇管理,档案系统和设备管理等六章。中篇包含有系统初始化, 处理器排程过程,分页处理,档案处理和驱动器加载等五章。下篇包含有 应用 程序开发, 系统开发,评测与总结以及实习等四章 篇的重点在于分析 的结构以及上作原理。这个部分是掌握 操作系统的基础。 中篇重点在于分析 的实际运行过程。如果说上篇是从静态的角度分 那么中篇则是试图从动态的角度给读者一个有关 的描述。希望读者能够通过对中篇的阅读理解,在头脑中形成有关 的多 方位的运作情景。 下篇着重于有关 的应用。对理论的掌握最终要应用到实务中。相信读者们 会在 的应用中不断取得成功。

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