嵌入式操作系统功能分析及简化研究
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摘要：该文研究的嵌入式操作系统为Wince，硬件核心是ARM微处理器S3C2440A，通过platform builder对BSP包进行适量的剪裁和移植使其能够在硬件系统中运行，改文编写了Wince下的文件操作程序，使其能够在为Wince系统下对文件进行读写操作。在网络通信方面，编写了Wince系统和PC机相互通信的C/S模式的控制程序，通过程序实现Wince系统与PC机之间文件的传送。
关键词：嵌入式；操作系统；Wince
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)08-1848-03
计算机技术的不断发展，越来越多的地方要运用到嵌入式操作系统，在工业控制上就需要特制的嵌入式操作系统来实行对工业操作精确、有效的控制。嵌入式操作系统功能分析及简化研究硬件核心ARM微处理器S3C2440A是韩国三星公司生产的32位RISC微处理器。S3C2440A采用了ARM920t的内核，0.13um的CMOS标准宏单元和存储器单元。
1嵌入式系统平台设计
NK.BIN是系统配置文件和定制的OS核心模块合并后经编译形成的一个二进制文件,NK.BIN的构建就是对构成OS的模块进行配置、链接、定址以生成可启动OS镜像的过程,在嵌入式平台创建过程中完成。根据视频监控功能需求,主要是选择BSP以及对OS各模块特性进行定制。
1）添加BSP。
2）定制平台。
选择添加的S3c2440的BSP作为作为嵌入式平台的底板支持，此BSP提供了一定的设备驱动和技术支持。实现对嵌入式操作系统的移植和剪裁。
3）烧写平台。
将定制好的平台烧写入ARM中，把生成的XIPKERNEL.bin、EBOOT.nb0、xip.bin文件烧写到硬件系统中。
4）驱动编写。
由于三星生产的S3C2440A没有关于ADC设备的驱动，为了研究设备驱动而需要编写此驱动。
2 ADC驱动测试程序
为了能够测试编写的ADC驱动是否可行，而编写了此测试程序。ADC驱动测试程序是MFC编程，运用C++语言进行编程，在对话框中有三个按钮，分别为“开ADC”、“关ADC”、“开始采样”以及两个显示数据的区域。通过点击“开ADC”按钮来打开ADC，点击“关ADC”按钮来关闭ADC，点击“开始采样”按钮开始进行采样，采样的数据来自ADC设备的通道0,1的电压数据，显示在对话框中。
“开ADC”按钮代码：
void CADCTtestDlg::OnOpenAdc()
{
hFile = CreateFile(TEXT(“ADC1:”), GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0,
NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);
if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE)
{
MessageBox(_T(“打开ADC驱动失败！”));
return;
}
else
MessageBox(_T(“打开ADC驱动成功！”));
Cbutton *pOpenButton = (Cbutton*)GetDlgItem(IDC_OPEN_ADC);
Cbutton *pCloseButton = (Cbutton*)GetDlgItem(IDC_CLOSE_ADC);
pOpenButton->EnableWindow(FALSE);
pCloseButton->EnableWindow(TRUE);
}
“开始采样”按钮代码：
void CADCTtestDlg::OnSample()
{
Cbutton *Key;
Key = (Cbutton*)GetDlgItem(IDC_SAMPLE);
if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE)
{
MessageBox(_T(“ADC驱动未打开！”));
Key->SetWindowTextW(_T(“开始采样”));
Key->SetCheck(0);
return;
}
SetTimer(1, 20, NULL);}
3 Wince文件操作程序
为了能实现在Wince系统下实现对文件的操作，编写一个文件操作的程序。
Wince文件操作有三种方法：
1)使用MFC的Cfile类。
2)基于C的使用FILE结构体。
3)采用WinCE的API。
本文运用的是MFC的Cfile类，打开用Open（），关闭用Close()，文件指针移动用Seek，读文件用Read()，写文件用Write（），获取文件属性可以使用GetFileStatus方法。
MFC对话框中有读，写，清空三个按钮，分别用于读文件，写文件，以及清空。此程序建立的Wince文件为.dat文件，主要用于数据的存储。通过Open（）来建立文件，通过Write（）函数，将数据写入文件中。
写按钮代码：
void CfileDlg::OnButtonWrite()
{
// TODO: Add your control notification handler code here
Cfile MyFile;
UpdateData(true); //更新数据
if(m_FileName!=_T(“”)) //文件名不能为空
{
if(!MyFile.Open(_T(“\\”+m_FileName+”.dat”),Cfile::modeCreate|Cfile::modeWrite))
{ //创建文件
AfxMessageBox(_T(“open File faled”)); //创建失败，返回
return;
}
MyFile.SeekToBegin(); //文件指针到文件头
MyFile.Write (m_Content,m_Content.GetLength()*2); //写文件
MyFile.Close (); //关闭文件
AfxMessageBox(_T(“Write OK”)); //输出写成功消息
}
else
AfxMessageBox(_T(“Please Input File Name”)); //文件名为空
}
4 Wince系统与PC机之间的通信程序
Wince系统已经能够和PC机通过串口和USB接口通信了，为了研究wince系统的通信和网络特性，让PC机和wince系统用网口连接，而编写一个能够通过PC机发送命令给wince系统，当系统接收到命令时将文件发送给PC机。此程序分为服务器端和客户端，PC机上的是服务器端，而wince系统上的为客户端。
通信程序流程为：
1）打开PC机服务器端及wince系统的客户端。
2）Wince系统客户端发送连接请求建立连接。
3）建立连接后，PC机向wince系统发送“createfile”命令
4）CE系统接收到PC机的命令后向PC机发送“ready”命令告知PC机。
5）PC机接收到CE系统命令后建立文件并向CE系统发送“sendthefile”命令。
6）CE系统接收到PC机命令后开始读取文件数据并向PC机发送数据。
通信程序编写：
1）服务器应用了微软提供的win32的API-winsock，通过微软提供的API就把TCP/IP通信所需要的数据包标准定义，网络程序之间的一个网络连接包括五种信息：通信协议、本地协议地址、本地主机端口、远端主机地址和远端协议端口，而Socket数据结构中包含这五种信息。Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用Socket()，该函数返回一个整型的Socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。服务器端，使用ServerSocket监听指定的端口，端口可以随意指定（由于1024以下的端口通常属于保留端口，在一些操作系统中不可以随意使用，所以建议使用大于1024的端口），等待客户连接请求，客户连接后，会话产生；在完成会话后，关闭连接。
2）客户端是应用在wince系统上的，wince的网络编程和win32是不太一样的,原理相通但是缺了很多API。使用Socket对网络上某一个服务器的某一个端口发出连接请求，一旦连接成功，打开会话；会话完成后，关闭Socket。客户端不需要指定打开的端口，通常临时的、动态的分配一个1024以上的端口。
读取文件数据函数：
void CTCPClientDlg::readData()
{
CFile MyFile;
TCHAR str[1024];
DWORD count;
ZeroMemory(str,1024);
if(!MyFile.Open (_T("\\ResidentFlash\\sample.dat"),CFile::modeRead)) //打开文件
{
AfxMessageBox(_T("open File faled"));
return; //创建失败，返回
}
long dwLength =MyFile.GetLength(); //得到文件长度
count=MyFile.Read (str,dwLength); //读文件
m_sendData=str; //将文件内容输出到编辑框
MyFile.Close (); //关闭文件
AfxMessageBox(_T("Read OK")); //输出读成功消息
}
5小结
该文的研究具有非常强的实际意义，WinCE是一个紧凑的、高效且可扩展的32位操作系统，支持多种处理器产品，也可自己开发相关硬件的BSP包，允许开发人员选择合适硬件。
参考文献：
[1]斯洛斯. ARM嵌入式系统开发――软件设计与优化[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.
[2]傅曦,陈黎.Windows CE嵌入式开发入门――基于Xscale架构[M].北京:人民邮电出版社,2006.
[3]时斌,王奔,朱晓舒.基于ARM9的嵌入式Web服务器的移植和应用[J].微计算机信息,2009(26).