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w i n d o w sc e 环境下无线网卡设备及驱动的研究与实现 摘要 现代无线通信技术的进步，给无线视频应用带来可能。随着3 g 网络的建设和运营，加上w l a n 、w i 及m c w i l l 等宽带无线 接入技术在局部热点的应用，可以预见，以实时视频会议、视频点播 等为代表的移动视频应用前景将会变得非常广泛。作者所参加的项目 “基于w i n c e 的嵌入式无线视频终端设计”就旨在开发一款基于 w i n d o w sc e 平台，能够支持3 g 、w l a n 等多种网络来提供无线视 频应用的多模无线视频终端。在本项目中，作者主要负责了底层驱动 一 程序的设计开发工作。 本论文结合实际项目探讨了嵌入式操作系统w i n d o w sc e 的结构、 特点和开发环境；分析研究了c e 系统下的驱动程序架构、加载机制、 中断处理机制，分析了c e 系统下的各类驱动开发模式：本地设备驱 动、流接口驱动、u s b 驱动和n d i s 驱动；随后在基于i n t e r s i l 公司 h i 认38 41m a c 芯片的基础上，结合c e 系统中n d i s 网卡驱动开发 模式提出了无线网卡驱动的具体设计方案j 在这部分对网卡驱动的初 始化流程、中断处理和数据收发及驱动加载等模块的设计和具体实现 都进行了详细的阐述。 关键词：w i n d o w sc e n e tn d i s驱动无线网卡 北京邮电大学硕士研究生论文 w i n d o w sc e 环境下无线网卡设备及驱动的研究与实现 a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n to fm o d e mw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n st e c h n 0 1 0 9 y b r i n g sw i r e l e s sv i d e oa p p l i c a t i o nf e a s i b i l i 妙w i t ht h ed e p l o y m e n ta r l d o p e r a t i o no f3gn e 帆o r k ， a n dt h eu s eo fb r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s s t e c h n 0 1 0 9 ya th o ts p o t ，s u c ha sw l a n ，w i 埙a n dm c w i l l ，i tc o u l d b ef o r e c a s t e dt h a tr e a l t i m ev i d e oc o n f e r e n c i n g ，v o da n do t h e rm o b i l e 1，- v l d e oa p p 上l c a r t l o n sw n ln a v eav e r yb r o a dd r o s p e c t 上n ep r 0 1 e c t ，工o “u e s l g n l n ga n dl m p l e m e n t a t l o no 士w l n c eb a s e dw 1 r e l e s sv 1 d e ot e m l n a l ” ，1 、1，t t7 0 1 _ 、11 a i m e da t d e v e l o p i n gam u l t i m o d ed e v i c ew h 瓷hi s b a s e do nt h e e m b e d d e do sw i n d o w sc e n e t t h et e r m i n a lc o u l du t i l i z e3ga n d 亿a nn e t w o r k st op r o v i d em o b i l ev i d e oa p p l i c a t i o n s 1 1 1t h ep r o je c t ，i a mp r i m a r i l yr e s p o n s i b l ef o rt h ed e v e l o p m e n to faw l a nc a r dd r i v e r r e f e r r i n gt ot h ep r o j e c t ，t h i sp 印e rm s t l yd i s c u s s e st h e 仔a m e w o r k ， f e a t u r ea n dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t so fe m b e d d e do sw 1 n d o w sc e s e c o n d l yt h ed e v i c ed r i v e rs t l m c n j r e s ，1 6 a d i n gm e c h a n i s m sa n d 访t e 如唧t h a n d l i n gi nw i n d o w sc ep l a t f o m a r ea n a l y z e da n ds l l m m a r i z e d ，m a i n l y d e m o n s t i a t i n gt h ef o u rd e v i c ed r i v e rd e v e l o p i n gm o d e s ：l o c a ld e v i c e d r i v e rm o d e ，s t r e a mi n t e r f a c ed r i v e rm o d e ，u s bd r i v e rm o d ea n dn d i s d r i v e rm o d e ；a n dt h e n ，b a s e do nt h er e s e a r c ho fm em a c c 1 1 i ph f a 38 41 d e v e l o p e db yi n t e r s i lc o o p e r a t i o na n dn d i sm i n i p o r td r i v e rd e v e l o p i n g m o d e ，t h es p e c i f i cd e s i g n i n gm e t h o do fw l a nc a r dd r i v e ri sg i v e n i nm o d e ，t n es p e c l n cc l e s l g n l n gm e t n o do 士w l a j nc a r dd r l v e r1 s9 1 v e n i n t h i s p a i r t ，d e s i g n i n gm e t h o d sa n dd e t a i l e di m p l e m e n t a t i o n so fd r i v e r i n i t i a l i z a t i o h ，i n t e 耵u p th a n d l i n g ，d a t ar e c e i v i n ga n dt r a n s m 矾n g ，m v e r l o a d i n ga n do t h e rm o d u l e sw i l lb ep r e s e n t e di nd e t a i l k e yw o r d s ：w i n d o w sc e n e t ， n d i s ，d r i v e r w l a nc a r d 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论 本人签名： 处，本人承担一切相关责任。 日期：迎么：至! 么翌 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校 7 攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日期：迦签：；：么全 日期：丝皇! 至：么签 北京乜大学硕士研究生学位论文 w i n d o w sc e 环境下无线网卡设备及驱动的研究与实现 1 1 论文背景 第一章绪论 目前的无线通信技术发展非常迅速，技术热点不断，研究和应用也相当活跃【i j 【“。随着宽带业务的迅速发展，移动化和宽带化已经成为整个通信与网络技术领域 的两大技术发展趋势。而移动与宽带之间的结合移动宽带化、宽带移动化恰恰 又是代表着两个发展最快，最具发展前景的技术和业务趋势。 移动通信从8 0 年代初期第一代模拟蜂窝移动通信商用开始，基本上每1 0 年商用 一代新的技术，每1 5 2 0 年的时间退出一代技术。目前全球范围内模拟移动通信已 经基本退出历史舞台，占据移动通信市场9 8 以上的为第二代移动通信( 2 g ) 和二代 半( 2 5 g i 网络，第三代移动通信( 3 g ) 则已经步入规模商用阶段，在今后1 0 年将是 3 g 和2 g 长期并存发展的时期。随着技术的不断演进，频谱效率越来越高，支持的 速率也越来越高吼从目前2 g 2 5 g 的几十k b p s ，增加到3 g 初期的几百k b p s ，再到3 g 增强型的几m b p s ，然后再到3 g 增强型的几十到上百m b p s ，再到后3 g ( b 3 g ) 的上百 m b p s 1 g b p s 。目前，移动通信技术已经从2 g 向提供越来越高数据速率的3 g 、3 g 增强型和未来的b 3 g 演进，在向着宽带化方向迅速发展。 在最近几年宽带无线接入技术及其应用也得到了迅猛的发展。特别是 w l a n i e e e8 0 2 1 1 4 】 5 1 技术的逐渐普及和广泛应用，使得各种宽带无线技术开始 凸现其便利性和发展优势。w l a n ( w i f i ) 8 0 2 1 1 b 发展迅速，截止到2 0 0 4 年9 月全 球的w l a n 热点【6 1 就已经超过了4 5 万个，市场规模超过1 0 亿美元，而且还在稳步 增长。w l a n 虽然可以提供高达5 4 m b p s 的下行数据速率，但由于其覆盖非常有限， 一般只在一些热点地区覆盖，所以难以形成大范围覆盖，移动性有限。因此2 0 0 4 年初面向提供更高速率、更大覆盖和带有移动性的w i m a x ，8 0 2 1 6 1 7 j 无线城域阿技 术在全球得到了广泛关注。 移动通信宽带化和宽带接入移动化的发展为无线视频应用提供了可能。事实 上，随着网络技术和多媒体技术的进步，无线视频应用目前已经有了相当的市场 需求与前景。s t r a t e g y a n 以y t i c s 近期发布的一项研究报告”移动视频内容的竞争战略 ”，展望了移动服务提供商将如何向手机传送视频内容服务。目前，运营商正在通 过相对低速的网络向用户提供视频内容，s t 豫t e g y a n a l ”i c s 估计到2 0 0 8 年全球将有 l5 亿用户通过无线接入视频片断( 包括体育、电影和成人内容) ，其市场总额将达 到4 7 亿美元。 随着计算机进入后p c 时代、多媒体技术和无线通信技术的发展，融合通信、 计算和多媒体功能的各类多媒体终端应用【8 】正在成为开发应用的新亮点，视频则是 北京邮电大学硕士研究生学位论文 w i n d o w sc e 环境下无线网卡设各及驱动的研究与实现 这类应用中不可缺少的重要组成部分。随着网络技术尤其是无线网络技术的不断 发展和网络传输速度的不断提高，在很多领域用户在使用通讯时，需求已经不再停 留在简单的数据处理上，而逐渐向着音频视频的方向发展。在无线网络上进行视频 数掘的传输已经成为各个领域所追求的目标。同时随着嵌入式技术的不断发展，将 无线传输视频图像应用在嵌入式领域已成为人们关注的焦点一j 。 目前市场上已经有了很多无线视频终端，但这些终端普遍只利用单一网络来提 供无线视频应用，能够同时支持两种以上的网络类型，充分利用移动通信网络的 相对低速广覆盖和宽带无线接入网络的局部高速数据传输的多模无线视频终端还 相当少。“基于w i n d o w sc e 的嵌入式无线视频终端设计”项目正是为了填充该领 域的空缺而开展的，该多模终端的最终设计目标是使终端能够同时支持多种无线 网络，并能够根据网络状况进行最优网络选择，利用移动i p 技术完成网络无缝切 换来提供最佳的无线视频应用。该无线终端的最初设计版本具备w l a n 8 0 2 1 l b 、 c d m a 2 0 0 0 两个无线通信模块。i e e e 8 0 2 1 1 b 是w l a n 系列标准中的成员，在1 9 9 9 年9 月被正式批准，它工作在频段2 4 2 4 8 1 5 g i z ，数据传输速率最高达到1 1 m b p s ， 传输距离控制在5 0 1 5 0 英尺。该标准是对i e e e 8 0 21 1 的一个补充，采用补偿编码 键控调制方式，采用点对点模式和基本模式两种运作模式，在数据传输速率方面 可以根据实际情况在1 l m b p s 、5 5 m b p s 、2 m b p s 、1 m b p s 的不同速率间自动切换， 它改变了w l a n 的设计状况，扩大了w l n 的应用领域。i e e e 8 0 2 ，1 】b 已成为当 前主流的w l a n 标准，被多数厂商所采用，所推出的产品广泛应用于办公室、家 庭、宾馆、车站、机场等众多场合。而c d m a 2 0 0 0 第三代移动通信的标准之一， 目前在全球它控制了8 0 以上的市场，成为扩张最迅速的无线技术。c d m a 2 0 0 0 的第一阶段为c d m a 2 0 0 01 x ，可以由i s 9 5 系统平滑过渡【”j ，目前的c d m a 2 0 0 0 1 x e v - d o 版本能在商用网络中提供6 0 0 一8 0 0 1 ( b p s 的数据速率，最高速率可达3 1 m b p s 。 设计的无线视频终端硬件采用处理功能强大的a r m 9 2 0 t 为核心处理器，该款 处理器最高主频可以达到4 0 0 m ，可以满足诸如软件解压缩m p e g 4 等视频处理方面 的工作；软件采用w i n d o w sc e n e t4 2 作为操作系统。在手持终端嵌入式操作系 统方面，目前市场上存在三种主流的系统：w m d o w sc e 、嵌入式l i n u ) ( 和p a l mo s 。 三种操作系统都有各自的特点，其中p a l mo s 是3 c o m 公司专门为掌上电脑开发 的操作系统，具有占用内存小、内存管理合理、以数据库格式存储数据等特点， 具有相当厂泛的应用。而嵌入式l i n u x 是一个类似于u n i x 的开源操作系统，伴随 网络技术的进步在嵌入式领域逐渐形成了与w i n d o w sc e 等操作系统相抗衡的局 面，它具有源码开放、软件资源丰富、价格低廉、结构灵活、适用面广等特点。 而w i n d o w sc e 系统是微软开发的一个开放的、可升级的3 2 位嵌入式操作系统， 是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统，它具有模块化可伸缩、通信能力强、 1iiliilillli 1叫l 北京邮电大学硕士研究生学位论文 w i n d o w sc e 环境下无线网卡设备及驱动的研究与实现 支持嵌套中断、图形用户界面出色等特点。三种操作系统中各有优缺点，w i n d o w s c e 在系统的互操作性、通用性、通信能力、移动性支持、开发周期、产品用户界 面友好程度等方面具有比较大的优势，因此无线视频终端的系统软件采用了 w i n d o w sc e 。 对于无线视频终端的w l a n 模块，因为无线网卡是自主开发的，所以需要开 发w i n d o w sc e 系统下的无线网卡驱动程序来实现宽带无线接入环境下的数据传 输。 驱动程序是操作系统的重要组成部分，在计算机系统和嵌入式系统中起着举 足轻重的作用。驱动程序开发属于系统编程范畴，也是系统编程中比较困难的部 分。本论文选择w i n d o w sc e 设备驱动开发技术作为课题研究内容主要基于以下几 个方面的考虑： 1 w i n d o w sc e 作为当前主流的掌上智能终端操作系统，掌握该系统的设备 驱动开发技术具有很重要的现实意义： 2 国内很多应用领域都有自己开发的硬件，这些硬件很多没有w i n d o w sc e 驱动程序，本论文开发的无线网卡驱动就属于这类情况； 3 嵌入式领域很多新的设备，如u s b 设备、p c m c i a 设备、c f 卡等等，在 用到w i n d o w sc e 操作系统时，需要w m d o w sc e 驱动程序的支持。 1 2 作者的工作 作者在本项目中主要负责对w i n d o w sc e 设备驱动程序开发技术进行研究，并 设计实现了该系统下p c m c i a 接口无线网卡的驱动。具体工作主要包括： 1 熟悉w i n d o w sc e 操作系统，熟悉其内核平台定制、下载调试等开发流程； 2 熟悉和搭建嵌入式开发环境，了解开发板的结构和性能： 3 研究分析w i n d o w s c e 系统下设备驱动的结构和层次，驱动加载和中断处理机制， 以及实现机理，总结各类驱动开发模式和基本开发要素； 4 深入研究w i n d o w sc e 系统n d i s 小端口驱动的机制和原理，包括基本结构、中 断处理、通信流程和数据包类型，n d i s 驱动在c e 系统和w i n d o w s 下的区别和注 意事项； 5 在c e 系统下设计并实现n d i s 小端口无线网卡驱动程序，对开发过程中的b u g 逐个进行跟踪调试，最终使得驱动程序可以在w i n d o w sc e 系统正常安装并驱动无 线网卡，实现数据收发。 1 3 论文结构安排 第章对论文背景、作者的工作和论文结构安排进行了说明； 第二章解释了嵌入式操作系统的概念，对嵌入式操作系统w i n d o w sc e 进行了 北京训f 电大学硕口究生学位论文w j n d o w sc e 环境下无线网卡设备及驱动的研究与实现 详细介绍，对其系统结构、特点及4 2 版本的主要新增特性都进行了分析与说明， 另外对其开发工具e v c 、p l a t f o n t lb u i l d e r 也进行了简单描述。 第三章主要研究了c e 系统的驱动架构，对其驱动加载、中断机制等都进行了 论述，重点总结了四种驱动开发模式一流驱动( 可安装驱动) 、本地设备驱动、 u s b 驱动和n d i s 网络驱动，为进行c e 系统设备驱动开发提供技术积累和参考。 第四章设计实现了c e 平台下的无线网卡驱动，对无线网卡驱动的具体模 块一一初始化模块、中断处理模块、数据收发模块和o i d 模块的设计和实现都进 行了详细说明。 第五章讲述了网卡驱动的安装与加载，并对网卡驱动进行了性能测试。 文章最后进行了总结，为今后的工作提供技术参考，并对后续工作进行了展望。 北京电大学坝士研究生学位论文w i n d o w s c e 环境下无线网卡设各及驱动的研究与实现 第二章嵌入式操作系统w i n d o w sc e n e t 2 1 嵌入式操作系统介绍 嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统 的重要组成部分。嵌入时操作系统具有通用操作统的基本特点，能够有效管理复 杂的系统资源，并且把硬件虚拟化。 嵌入式操作系统过去主要应用于工业控制和国防系统领域。负责嵌入式系统全 部软硬件的资源分配、作业调度、控制与协调并发活动，它必须体现其所在系统 的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。随着i n t e m e t 技术的发 展、信息家电的普及应用及嵌入式操作系统的微型化和专业化，嵌入式操作系统 丌始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌入式操作系统在系统实时 高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面都具有较为突出 的特点。 嵌入式操作系统是相对于一般操作系统而言的，它除了具备一般操作系统最基 本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件处理等外，还有以下特点： - 【j 装缈肚：丌放性、可伸缩性的体系结构： 强实时性：嵌入式操作系统一般具有较强的实时性，可用于各种设备控制； 统一的接口：提供各种设备驱动接口； 操作方便、简单、提供友好的图形g u i ，图形界面，追求易学易用； 提供强大的网络功能，支持t c p i p 协议及其它协议，提供t c p u d p i p p p p 协 议支持及统的i a c 访问层接口，为各种移动计算设备预留接口； 强稳定性，弱交互性：嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预， 这就要负责系统管理的嵌入式操作系统具有较强的稳定性。嵌入式操作系统 的用户接口一般不提供操作命令，它通过系统的调用命令向用户程序提供服 务； 固化代码：在嵌入式系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系 统计算机的r o m 中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入式操作 系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而使用各种内存文件系统； 更好的硬件适应性，也就是良好的移植性。 2 2 嵌入式操作系统w i n d o w sc e w i n c e 从推出以来，经历了最初的w c e2 x 、w i n c e3 0 、w i n c e4 o 、 w i n c e4 2 ，直到目前的最新版本w i n c e5 o 。本次驱动开发采用的是版本4 2 也 北京邮f 乜大学颂。i 一研究生学位论文w i n d o w sc e 环境下无线网卡设各及驱动的研究与实现 就是w i n d o w sc e n e t 。 w i n d o w sc e n e t 是w i n d o w sc e3 o 的后继产品，它是为嵌入式市场重新设 计，为快速建立下一代智能移动和小内存占用设备提供的一个健壮的实时操作系 统。w i n d o w sc e n e t 具备完整的操作系统特性包和端对端开发环境，它包括了 创建一个基于w i n d o w sc e 的定制设备所需的一切，例如：强大的联网能力、强劲 的实时性和小内存体积占用以及丰富的多媒体和w e b 浏览功能。 22 1w i n d o w s c e n e t 的结构 w i n d o w sc e 采用了层状的体系结构，有层次性强、可移植性好、组件化可剪 裁、强调编程接口和支持上层应用等特点。其从下而上可分为四层：硬件层，0 e m 硬件适配层，操作系统服务层，应用层。其结构如图2 1 所示 应用层 编程接口通信接口 ( w i n 3 2 ，c o m ，m f c ，a t l )( w i n s o c k ，r a s ，t a p 工) g w e s 设备管文件 内核 理器系统 通信与网络 系统 设备驱动 o a l 硬件 图2 _ lw i n c e 的系统结构 1 ) w i n d o w sc e 硬件层 w i n d o w sc e 系统所需的最小硬件配置包括w i n d o w sc e 支持的3 2 位处理器、用 于线程调度的实时时钟、用于存储运行操作系统的足够的存储器。通常，硬件平 台可以支持其它的外设，例如串口、网卡、键盘、鼠标等。对于不同的硬件平台， 需要对c e 操作系统进行定制，微软为多种参考平台都提供了完整的c e 定制参考方 案。 2 ) o e m 硬件适配层 o e m 硬件适配层界于系统服务层与硬件之间，用来抽象硬件功能，实现操作 北京邮电大学硕士研究生学位论文w i n d o w sc e 环境下无线网卡设各及驱动的研究与实现 系统的可移植性。o e m 硬件适配层分为o e m 抽象层( o a l ) 和设备驱动程序两部 分。0 a l 部分提供与c p u 平台有关的硬件小驱动程序，它与c p u 、中断、内存、 时钟和调试口等核心设备相关，用于屏蔽c p u 平台的细节，提供操作系统内核的 可移植性。设备驱动程序部分为w i n d o w sc e 提供设备控制，包括：l c d l e d v g a s v g a 显示设备、鼠标、键盘和触摸屏、语音处理设备和扬声器、串口和并口打印 机、p c 卡接口和a t a 磁盘驱动器或其它存储卡、m o d e m 卡等。 3 ) 操作系统服务层 w i n d o w sc e 操作系统服务层包含了4 个主要模块： ( 1 ) 内核模块 内核是整个操作系统的核心部分，它负责最基本的操作系统功能，包括内存 管理，进程管理和必需的文件管理。w i n d o w sc e 系统的内核继承了微软公司视窗 操作系统的大部分出色性能，能够提供虚拟内存管理、进程调度、多任务管理、 多线程管理以及中断处理、异常处理等系统级服务。w i n d o w sc e 系统强大的抢先 式多任务处理机制允许多个独立的应用程序( 即所谓进程) 同时运行，而多线程机制 又支持每个进程捌有自己下属的多个运行分支( 即所谓线程) 。此外，w i n d o w sc e 系统还允许每个进程捌有不同的优先级，优先级高的进程可以比优先级低的进程 拥有更高的系统资源使用权限。这种多任务挣洼使w i n d o w sc e 系统非常适用于需 要实时处理功能的嵌入式系统，它使应用程序能够同时运行几个分支以处理不同 的突发任务。 ( 2 ) 持久性存储模块 持久性存储模块通过对w i n d o w sc e 系统中对象存储功能的支持，为用户和应 用程序提供数据存储服务。对象存储包含三种类型：文件系统、w i l l d o w sc e 数据 库和系统注册表。文件系统使用文件分配表( f a t ) 来管理用户安装或创建的可执行 程序或数据文件，最多支持9 个f a t 分区，并具有镜像处理和安全功能，能预防 在掉电或其他紧急情况下丢失数据。数据库提供结构化的数据存储和访问功能。 系统注册表用于存储应用程序需要快速访问的系统配置数据以及其它信息。 ( 3 ) 绘图、窗口、事件子系统( 简称g w e s ) g w e s 是用户、应用程序和操作系统之间的图形化操作界面，负责提供系统 与用户之恻的人机交互接口。g w e s 处理输入的方式是将按键、手写式输入装置 的移动、菜单或按钮的选择等用户输入事件转换成消息，然后再传递给应用程序； 处理输出的方式是在显示设备或打印机上显示或打印窗口、图形、文本等信息。 g w e s 的核心是窗口，所有的应用程序都需要通过窗口从操作系统中接收信息， 而所有的输入事件都要经操作系统翻译为消息后通过窗口传递给应用程序。 ( 4 ) 通信模块 北京电夫学硕1 一研究生学位论文w i n d o w sc e 环境下无线网卡设备及驱动的研究与实现 通信模块为运c e 系统的设备提供对多种通信硬件和数据传输协议的支持， 包括串并行数据端口、红外数据端口、电话应用程序接口( t a p i ) 以及网络通信协 议。w i n d o w sc e 系统的网络功能十分强大，支持局域网( l a n ) 、传输控制协议 i n t e m e t 协议( t c p i p ) 、远程访问服务( r a s ) 、互联网控制管理协议( i c m p ) 、超文本 传输协议( h t t p ) 、文件传输协议( f t p ) 等所有流行的网络协议。 4 ) 应用层 应用层是应用程序的集合，通过w i n 3 2a p i 来获得操作系统服务。w i n d o w sc e 同时提供了一个外壳模块，使用户可以根据自身硬件系统的需要，利用w i n d o w s c e s h e l la p i 开发自己的s h e l l ，例如在系统中定制自己的软键盘；同时提供了对i m e m e t 的丌发支持】旧。 2 2 2w i n d o w s c e n e t 的特点 w i n d o w sc e n e t 除了继承了c e 系统一贯的的占用资源少、模块化结构、易 于移植和w i n 3 2 兼容等特性外，还在3 o 版本的基础上增加了很多新的特性 ( 1 ) 可伸缩的无线技术 个人区域网络( p a n ) ：能够通过多种蓝牙协议和i r d a 协议建立无线网络， 在设备间传送数据； 局域网( l a n ) ：支持有线和无线网络。包括了对以太网( 8 0 2 3 ) 、令牌环 网( 8 0 2 5 ) 、8 0 2 1 l 、h p n a 、d s l 等的支持； 广域网：对广域网连接的支持通过拨号、点对点以及虚拟专用网( v p n ) 来实 现： 蓝牙：w i n d o w sc e n e t 内置了对蓝牙技术的支持，允许设备使用支持蓝牙的 移动电话作为数据调制解调器，来交换文件和对象，以及使用支持蓝牙的 局域网( l a n ) 访问电来提供网络连接； 8 0 2 1 “零配置：w i n d o w sc e n e t 引入了8 0 2 1 1z e r oc o 施g u r a t i o n ( 零配置) 、 8 0 2 1 x 以及e x t e n s i b l ea u t h e n t i c a t i o np r o t o c o l ( e a p ，扩展身份验证协议) 。 8 0 2 11z e r oc o n 矗g u r a t i o n 简化了8 0 2 1 1 网络的配置过程，实现了不同 8 0 2 1 1 网络间的无缝漫游和e a p ，借助于用户名口令、数字证书或者特定 于o e m 的身份验证极大提高了网络登录和访问的安全性； 介质感知( m e d i a s e n s e ) ：m e d i a s e n s e ( 介质感知) 特性通过向应用程序告知 网络状态，从而改善了移动设备用户的漫游体验。例如，在嵌入式设备进 入或者走出网络覆盖范围时，m e d i a s e n s e 将向应用程序发出通知。此外， m e d i a s e n s e 还提供了一种离线模式来确定网络的状态，即时在设备电源处 于挂起状态时，设备也能感知到网络的状态。 ( 2 ) 更加丌放的通信平台 北京邮电大学坝士_ _ 】f 究生学位论文 w i n d o w sc e 环境下无线网卡设备及驱动的研究与实现 t c p i p ：t c p i p 是一组协议集，能够让计算机和设备通过网络共享资源。 t c p i p 支持i p 、a r p 、i c m p 、t c p 、u d p 、d h c p ； i n t e r n e tp r o t o c o lv e r s i o n6 ( i p v 6 ) ：i p v 6 是一个新的行业网络协议，它支持 更大的地址空间。在w i n d o w sc e n e t 中，可以选择使用i p v 4 或者使用 i p v 6 ，w i n d o w sc e n e t 已经包括了i p v 6 版本的网络组件，例如i i l 把m e t e x p l o r e r6 和w i n d o w sm e d i a 。此外，w i n d o w sc e n e t 还包括了很多其 它的技术，能够实现双堆栈网络的互操作性和测试，为i p v 4 向i p v 6 的过 渡提供支持； n e 铆o r k d r i v e r i n t e r f a c es p e c m c a t i o ( n d i s ) 5 1 ：作为一个面向所有 w i n d o w s 平台的标准网络驱动程序架构， n d i s5 1 支持8 0 2 3 ( 以太网、 8 0 2 1 1 、h p n a 以及其它) 、i r d a 、w a n 和8 0 2 5 介质类型； w i n s o c k2 0 ：w i n s o c k 2 o 是一个网络a p i ，提供了对多种传输协议的访问，支 持用户开发支持多种套接字类型的应用程序； 0 b j e c te x c h a n g e ( 0 b e x ) p r o t o c o i ：o b j e c te x c h a n g e ( 对象交换) 是一种高 效、紧凑的二进制协议，能够以一种简单、高效和自然的方式实现各种设 备之间的数据交换。在w i n d o w sc e n e t 中，该特性通过蓝牙( b l u e t o o m ) 和i l d a 协议丌展工作。 ( 3 ) 更广泛且可扩展的c p u 支持 w i n d o w sc e n e t 具有高水平的设计和处理器灵活性，并且支持4 种微处 理器家族以及相关仿真技术： a r m ：包括a r m 7 2 0 t 、a r m 9 2 0 t 、a r m l 0 2 0 t 、s t r o n g a r m 、x s c a l e ； m i p s ：包括m i p si i 3 2 、m i p si i 3 2 、m i p s l 6 、m i p si v 6 4 、m i p si v 6 4 ； s h x ：包括s h 一3 、s h 3d s p 、s h 一4 ； x 8 6 ：包括4 8 6 、5 8 6 、g e o d e 、p e n t i u mi i i i i i i v 。 ( 4 ) 更加安全可靠的连接 针对数据存储和数据传输对本地计算机和网络进行的安全性增强包括： p r o t e c t e de x t e n s i b l ea u t h e n t i c a t i o np r o t o c o l ( p e a p ) ：这是一种对e a p 客 户端和e a p 身份验证者之间的e a p ( e x t e n s i b l ea u t h e n t i c a t i o n p r o t o c 0 1 ， 扩展身份验证协议) 通信加以保护的机制，用来提高互连设备的安全性。 防火墙：防火墙通过各种手段提高网络连接的安全性，例如数据包过滤。 k e r b e r o s 安全协议：在安全的网络连接建立之前，为互连实体提供了一种相 互验证机制。 s e c u r es o c k e t sl a y e r ( s s l ) ：s s l ( 安全套接字层) 允许w e b 服务器和w e b 客户端对通信数据进行加密处理。 北京| j l j 电大学顶士研究生学位论文 w i n d o w sc e 环境下无线网卡设备及驱动的研究与实现 当然c e n e t4 2 还提供了很多其它新的功能和技术，如更丰富的多媒体和w e b 浏览功能，更为优秀的系统性能，广泛的多语言支持等等，这里不再详述1 2 1 。 23w i n d o w sc e n e t 平台主要开发工具介绍 2 31p l a t t o r mb u l l d e r m i c r o s o f tp i a t f o r mb u i l d e r 是一个用于构造基于c e 内核o s 、定制嵌入式操作 系统的集成开发环境( i d e ) ，主要用于o e m 开发，也用于驱动的开发，另外为 e v c 导出平台s d k 。p l a t f o 眦b u i l d e r 同时自带了设计、创建、生成、测试和调试 基于c e0 s 设计需要的所有必要的开发工具。它提供了可以同时用于o s 设计和 工程构建的单一集成工作空间。 2 3 2e e m b e d d e dv js l l a lc + + 4 o e v c 4 o 是w i n d o w sc e n e t 所包含的强有力的应用程序开发工具。e v c 和v c 在界面、语法和开发流程上十分相似。e v c 中的m f c 基本上可以视为v c 中m f c 的一个子集，但同时e v c 中的m f c 还包含了一些v c 中m f c 所不具有的类。因 此，在用e v c 的m f c 时主要是注意区分完全支持的、部分支持的、不支持的类， 已经完全支持的、部分支持的、不支持的类成员函数、全局函数、结构体，还有 w i n d o w sc e 中独有的m f c 类、全局函数、结构和消息( 1 4 】。 北京邮电大学硕：i = 研究生学位论文 w j n d o w sc e 环境下无线网卡设各及驱动的研究与实现 第三章w i n d o w sc e 环境设备驱动研究 3 1w i n d o w sc e 设备驱动总体结构 在计算机体系中，设备指的是一个物理或者逻辑的实体，需要操作系统来控 制或者进行资源管理。设备驱动程序是一个软件模块，用来管理一个虚拟设备， 物理设备，一个协议，或者一项服务的操作。设备驱动程序将操作系统和设备连 接起来，使得操作系统能够识别设备，并为应用程序提供服务。设备驱动包含在了 每个基于w i n d o w sc e 操作系统的平台中。 般来说，在w i n d o w sc e 平台下，我们可以根据设备驱动输出的接口来给设 备驱动分类。c e 支持四种不同的驱动模型，分别是流接口驱动，本机驱动，u s b 驱动和n d i s 驱动。其中前两种是专用于w i n d o w sc e 的驱动模型，而通用串行总 线( u s b ) 与网络驱动接口规范( n d i s ) 两种外部驱动模型则来源于其它操作系统。 图3 1 说明了w i n d o w sc e n e t 平台的设备驱动结构： 图3 1w i n d o w sc e n e t 设备驱动结构 对本机设备驱动程序，从代码构成来说，可以分为两种类型：单层( m o n o i i t l l i c ) 驱动程序和分层( 1 a y e r e d ) 驱动程序。单层驱动程序是基于单层代码片( s m g l ep i e c e o f c o d e ) ，该代码层直接把硬件的功能特性传递给操作系统，而分层驱动程序是有 两个设置好的层组成，上层是模型设备驱动程序( m d d ) ，下层是平台相关的设备 北京邮l 也夫学顿h 叶究生学位论文w i n d o w sc e 环境下无线网卡设各及驱动的研究与实现 驱动程序( p d d ) 。 大多数基于w i n d o w sc e 的设备驱动程序都采用分层结构。设备驱动程序接 口( d d i ) 是在m d d 中实现的函数集，g w e s 模块通过这个接口调用设备驱动程 序；设备驱动程序服务器提供接口( d d s i ) 是在p d d 中实现的函数集并由m d d 调 用。由于微软提供了所有与m d d 模块相关的源代码，所以对于这一部分不需要做任、 何改动，只需将自己的p d d 模块和m d d 模块连接成一个公用库。 模块设备驱动程序也可以称为类驱动程序，一个模块设备驱动包含了一类驱 动程序所共有的代码，而与具体设备相关的部分则包含在p d d 层中，操作系统内核 通过m d d 来调用某个特定的p d d 例程，从而达到控制和访问硬件信息的目的。使用 分层结构开发驱动程序时，开发者可以重用由微软提供的m d d 层代码，其它的工作 仅仅是编写与特定硬件相关的代码。 多层结构并不适合所有的驱动程序开发，因为在代码层之间必须编写额外的。： 调用操作，在一些对性能要求较高的应用中单层结构可能更符合要求。单层结构中 包含了所有必须的操作，既有中断服务例程，也育与具体平台相关的代码，这种结 构避免了层次之间的相互调用所造出的系统资源的浪费。也就是说单层结构与多 层结构相比更为简单和高效，但缺点是移植性和可读性相对较差。 在本质上：w i n d o w sc e 的设备驱动程序都是一些动态链接库( d 1 i 文件) ，这 些d l l 向内核提供了一些入口函数，使设备管理模块可以通过这些函数与具体的 硬件设备进行通信1 2 ”。 311 驱动加载机制 设备驱动程序能够被其它驱动程序调用、设备管理器或直接被应用程序调用操 纵，它们的行为用接口说明，接口中定义了一系列的功能，般包括初始化和卸 载。通过这些接口的定义，系统可以方便的实现设备驱动程序以及设备的加载工 作。 总线负责在装载总线上通过硬件连线挂接设备，系统中检查、装载和识别的程 序叫总线列举器。在c e 中总线列举器或者总线驱动器是由注册表列举器 ( r e 吐1 1 u m d 1 1 ) 实现的，c e 中的设备信息都记录在系统注册表中，设备管理器通 过调用a c t i v a t e d e v i c e e x 来调用注册表，而总线驱动负责驱动装载以及装载的次序。 系统初始化的时候会调用0 e m i n i t 初始化例程，完成以太网调试或者串口调试 等底层服务。首先，0 a l 需要设置和列举总线驱动操作调试服务和相关设备，例 如以太网调试服务需要驱动p c i 总线上的以太网卡。o a l 负责把资源信息放到注册 键中，并使它能够被驱动访问。接着c e 核心调用k e m e l