摘  要：介紹了Windows CE 的體系結(jié)構(gòu)和中斷處理機(jī)制，研究了Windows CE 設(shè)備驅(qū)動程序的類型和初始化過程，以維信諾VGG13264C 132×64 OLED 顯示模塊的WindowsCE 驅(qū)動程序設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)闡述了嵌入式Windows CE 驅(qū)動程序的開發(fā)過程。
關(guān)鍵詞： Windows CE； 驅(qū)動模型； OLED驅(qū)動程序； 開發(fā)過程

    隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的迅猛發(fā)展，嵌入式軟、硬件設(shè)計(jì)需求越來越廣泛，嵌入式軟件開發(fā)，特別是嵌入式軟件的驅(qū)動開發(fā)，成為一個熱點(diǎn)。
    Windows CE 是一個新的、可移植的、實(shí)時(shí)的、模塊化的操作系統(tǒng)[1],具有簡捷、高效的完全搶先式多任務(wù)操作核心，支持強(qiáng)大的通信和圖形顯示功能，能夠適應(yīng)廣泛的系統(tǒng)需求，在最新一代的工業(yè)和家用電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。
    在進(jìn)行嵌入式Windows CE項(xiàng)目開發(fā)的過程中，經(jīng)常需要根據(jù)需求定制顯示屏，如何為定制的顯示屏開發(fā)Windows CE驅(qū)動程序成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵步驟。本文在深入研究Windows CE 驅(qū)動程序工作原理的基礎(chǔ)上，以維信諾VGG13264C 132×64 OLED 顯示模塊的WindowsCE 驅(qū)動程序設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)闡述了嵌入式Windows CE 驅(qū)動程序的開發(fā)過程，并對設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動程序進(jìn)行了測試。
1 Window CE的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
    Windows CE是微軟設(shè)計(jì)開發(fā)的一種可升級的搶先式多任務(wù)32 位實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。一個基于Windows CE的平臺主要由以下幾部分組成：Windows CE內(nèi)核組件、OAL層和驅(qū)動程序。OAL層和驅(qū)動程序作為目標(biāo)設(shè)備和Windows CE內(nèi)核組件之間的接口，將操作系統(tǒng)上層與硬件隔離，便于支持硬件擴(kuò)展和即插即用功能[2]，圖1詳細(xì)描述了三者之間的關(guān)系。

2 Windows CE中斷處理
    Windows CE將中斷處理分為兩個步驟：中斷服務(wù)例程（ISR）和中斷服務(wù)線程（IST）[3]。把每個硬件的設(shè)備中斷請求（IRQ）和一個ISR聯(lián)系起來，當(dāng)一個中斷發(fā)生并未被屏蔽時(shí)，內(nèi)核調(diào)用該中斷注冊的ISR。因?yàn)镮SR運(yùn)行于內(nèi)核模式，所以應(yīng)設(shè)計(jì)得盡可能短，ISR引導(dǎo)內(nèi)核調(diào)度和啟動合適的IST，IST在設(shè)備驅(qū)動程序軟件模塊中編寫，運(yùn)行于用戶模式，它從硬件獲取或向硬件發(fā)送數(shù)據(jù)和控制代碼，并進(jìn)一步處理設(shè)備中斷。Windows CE還提供了中斷嵌套功能，即在一個ISR運(yùn)行時(shí)，內(nèi)核并不關(guān)閉中斷，當(dāng)優(yōu)先級比之高的中斷發(fā)生時(shí)，內(nèi)核保存當(dāng)前執(zhí)行的中斷服務(wù)例程ISR的運(yùn)行狀態(tài)，掛起該ISR，轉(zhuǎn)而執(zhí)行更高優(yōu)先級中斷的ISR。等到高優(yōu)先級中斷的ISR執(zhí)行完后，被掛起的低優(yōu)先級中斷的ISR才重新開始被CPU調(diào)度執(zhí)行。Windows CE的中斷處理框圖如圖2所示。

3 Windows CE設(shè)備驅(qū)動程序
    設(shè)備驅(qū)動程序?qū)⒉僮飨到y(tǒng)和設(shè)備連接起來，使操作系統(tǒng)能夠識別設(shè)備，并為應(yīng)用程序提供服務(wù)。
3.1 設(shè)備驅(qū)動程序模型
    Windows CE提供了用于驅(qū)動開發(fā)的模型[4]，其中包括來自其他操作系統(tǒng)的驅(qū)動程序模型。
    因?yàn)橛羞@些多變的驅(qū)動程序模型，使Windows CE可以適應(yīng)大部分的內(nèi)部和外圍設(shè)備。目前，Windows CE提供了4種設(shè)備模型，其中兩種是專用于Windows CE模型，另外兩種外部模型來自其他的操作系統(tǒng)，匯總?cè)鐖D3所示。

3.2 本機(jī)驅(qū)動程序

    要把Windows CE移植到目標(biāo)平臺上，必須為平臺上已建立的設(shè)備提供驅(qū)動程序。一些類型的設(shè)備，如鍵盤、顯示器和PC卡插槽等對操作系統(tǒng)都有一個自定義接口。因?yàn)檫@些接口是專門用于Windows CE的，所以稱這類驅(qū)動程序?yàn)楸緳C(jī)驅(qū)動程序。Windows CE 平臺生成器提供本機(jī)設(shè)備驅(qū)動程序的樣本，可考慮把本機(jī)設(shè)備驅(qū)動程序樣本應(yīng)用到平臺上，而不需要再從頭開發(fā)自己的本機(jī)驅(qū)動程序。用戶可根據(jù)驅(qū)動程序樣本快速開發(fā)自己的驅(qū)動程序。
3.3 流接口驅(qū)動程序
    流接口驅(qū)動程序由設(shè)備管理應(yīng)用程序加載、管理和卸載，與具有單獨(dú)目的接口的本機(jī)驅(qū)動程序相比，所有流接口驅(qū)動程序使用同一個接口并調(diào)用同一個函數(shù)集——流接口函數(shù)。流接口驅(qū)動程序把外設(shè)抽象成一個文件，使用標(biāo)準(zhǔn)文件I/O函數(shù)和電源管理函數(shù)，這些函數(shù)由Windows CE 操作系統(tǒng)的內(nèi)核使用。流接口驅(qū)動程序的入口點(diǎn)函數(shù)為： XXX_ Init、XXX_Deinit、XXX_IOControl、XXX_Open、XXX_Close、 XXX_PowerDown、 XXX_PowerUp、XXX_Read、XXX_Seek、XXX_Write 。流接口驅(qū)動程序函數(shù)的作用及調(diào)用關(guān)系如表1所示。
    流接口驅(qū)動程序從設(shè)備管理器和通過文件系統(tǒng)調(diào)用的應(yīng)用程序接受命令，裝入驅(qū)動將這些命令翻譯成其所控制設(shè)備的適當(dāng)操作的所有信息。所有的流接口驅(qū)動，無論它管理的是內(nèi)置式設(shè)備還是可安裝式設(shè)備，是系統(tǒng)引導(dǎo)加載還是動態(tài)加載，它們與其他的系統(tǒng)組件都有類似的交互過程。

3.4 設(shè)備驅(qū)動程序的初始化過程
    在Windows CE中，所有的設(shè)備驅(qū)動程序都以動態(tài)鏈接庫（DLL）的形式存在，需要通過進(jìn)程加載。設(shè)備驅(qū)動程序向外提供接口函數(shù)，應(yīng)用程序使用API對設(shè)備進(jìn)行訪問。Windows CE共有三類系統(tǒng)進(jìn)程用來加載驅(qū)動程序：Device.exe、GWES.exe、FileSys.exe。驅(qū)動程序的初始化過程為：設(shè)備上電——啟動bootloader——啟動NK.exe——啟動Device.exe——初始化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和I/O——加載總線枚舉器——枚舉注冊表Driver/BuildIn下所有的子鍵。這里的枚舉就是循環(huán)調(diào)用ActivateDeviceEx函數(shù)加載驅(qū)動程序。
4 Windows CE開發(fā)流接口驅(qū)動程序?qū)嵗?/strong>
    以維信諾VGG13264C 132×64 OLED顯示模塊的驅(qū)動程序?yàn)槔?，具體闡述Windows CE驅(qū)動開發(fā)的過程。
4.1 硬件結(jié)構(gòu)
    系統(tǒng)硬件以飛凌OK6410-B開發(fā)板為主板，以維信諾VGG13264C顯示模塊為OLED顯示屏。系統(tǒng)硬件框圖如圖4所示。