（电磁场与微波技术专业论文）基于hfa+3842无线网卡驱动程序的分析与研究.pdf

北京邮电大学硕士学位论文 基于t i f a3 8 4 2 无线网卡驱动程序的分析与研究 摘要 本论文结合实际项目“基于w i n c e 的嵌入式无线视频终端设计”， 对w i n d o w sc e 操作系统下无线网卡驱动程序及其关键技术进行了深 入详细的分析和研究。 论文首先简单介绍了背景，接着对w i n d o w sc e 操作系统和开发 环境以及开发工具p l a t f o r m b u i l d e r 做了详细的介绍；然后分析并研 究了w i n d o w sc e 驱动程序所涉及到的关键技术包括w i n d o w sc e 设 备驱动程序模型、n d i s 网络规范、网络数据包的管理策略、零拷贝 技术等；接着在基于i n t e r s i l 公司h f a 3 8 4 2m a c 芯片的基础上结 合w i n d o w sc e 系统中n d i s 网卡驱动开发模式给出了无线网卡驱动 的具体设计方案，主要包括初始化模块、中断处理模块、硬件访问模 块、信息设置查询模块和即插即用管理模块，其中详细的描述了每一 个模块的功能、数据流程图和接口等。最后给出了驱动程序安装和测 试的流程及结果。 本论文取得的研究成果对于全面设计用于多网络切换的多模终 端的软硬件具有一定的指导意义，并将对多模终端的发展起到积极的 作用。 关键词：无线局域网w i n d o w sc en d i s零拷贝包管理策略 北京邮电大学硕士学位论文 摘要 t h ea n a iy s i sa n dd n 慢s t i g a n o no fw 球e i e s s n e t w o r kc a r dd r i v e rf o r h f a3 8 4 2c h i p a b s t r a c t t h i st h e s i si sb a s e do nt h ep r o j e e t , “t h ed e s i g no ft h ee m b e d d e d w i r e l e s sv i d e ot e r m i n a li nw i n c eo p e r a t i o ns y s t e m a n dt h ew i r e l e s s n e t w o r kc a r dd r i v e ra n dr e l a t e dk e yt e c h n o l o g ya r ea n a l y z e da n d i n v e s t i g a t e dt h o r o u g h l y a tt h eb e g i n n i n go ft h i st h e s i s ，t h eb a c k g r o u n di si n t r o d u c e d t h e n w i n c eo p e r a t i o ns y s t e m , t h ea r c h i t e c t u r eo fd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t a n dd e v e l o pt o o l sa r ed e s c r i b e di nd e t a i l t h e nt h ek e yt e c h n i q u e so f n i c d r i v e ra l ea n a l y z e d ，w h i c hi n c l u d et h ed r i v e rm o d e lo fw i n d o w sc e o p e r a t i o ns y s t e m 、n d i sn e t w o r ks p e c i f i c a t i o n 、t h es t r a t e g yo fn e t w o r k p a c k e tm a n a g e m e n ta n dz e r o - c o p yt e c h n i q u e a f t e r w a r d ，t h er e s o l u t i o n s c h e m eo ft h i sw i r e l e s sn i cd r i v e rp r o c e s sp r e s e n t e db a s e do nt h e h f a 3 8 4 2m a cc h i pm a d eb yi n t e r s i lc o m p a n y i ti sc o m p o s t e do ft h e i n i t i a lm o d u l e ，t h ei n t e r r u p t e dp r o c e s s i n gm o d u l e ，t h eh a r d w a r ea c c e s s m o d u l e t h ec o n t r o ls e t t i n g g e t t i n gm o d u l ea n dp 1 1 pm o d u l e e a c hm o d u l e g i v ei t sf u n c t i o n 、d a t ap r o c e s s i n ga n di n t e r f a c ea n ds oo n a tl a s t ，t h e d r i v e ri n s t a l l a t i o n ，t e s t i n gp r o c e s s i n ga n dr e s u l t sa r eg i v e n t h ea c h i e v e m e n to ft h i sp a p e ri ss i g n i f i e df o rd e s i g n i n gt h es o f t w a r e a n dh a r d w a r eo fm u l t i p l em o d e lt e r m i n a l sw h i c ha r eu s e df o rd a t a t r a n s f e r r i n gi nm u l t i p l en e t w o r k s f u r t h e r m o r e ，i tw i l l a c c e l e r a t et h e d e v e l o p m e n to fm u l t i p l em o d e lt e r m i n a l s k e yw o r d s ：w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ：w i n d o w sc e ；n d i s ； z e r o c o p y ；p a c k e tm a n a g e m e n ts t r a t e g y 北京邮电大学硕士学位论文 独创性( 或创额性) 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面使用过 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。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 士1 韶 日期：d 。3 铲 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：轧磐、 导师签名： 日期：j l1 弘 日期： 北京邮电大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 提出背景 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 【l 】1 2 1 。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一移动宽带化、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。 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 1 4 ) 5 1 技术的逐渐普及和广泛应用，使褥各种宽带无线技术开始 凸现其便利性和发展优势。_ l a n ( 曾卜f i ) 8 0 2 1 i b 发展迅速，截止到2 0 0 5 年9 月全 球的w l a n 热点【6 】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 5 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 7 1 无线城域网技 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，随着瘸终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 前景，s t r a t e 9 9 , a n a 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 r a t e g y a n a l y t i c s 估计到2 0 0 8 年全球将有 1 5 亿用户通过无线接入视频片断( 包括体育、电影和娱乐内容) ，其市场总额将 达至1 j 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 1 正在成为开发应用的新亮点，视频则 是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，用户在使用透讯时，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 行视频数据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【9 】。 无线局域网的硬件平台技术发展比较完善，无线网卡、网桥、接入点、网络 路由器都有成熟的产品，但是针对具体环境设计的软件支撑平台在国内的发展还 很不足。由于无线局域网络相对于有线网络具有许多自己独有的特性，所以对无 第l 页共6 0 页 北京邮电大学硕士学位论文 第章绪论 线局域网终端平台的配置和使用也存在许多不同。随着无线局域网的应用越来越 广，许多对无线局域网技术知识不甚了解的用户在使用时将会遇到许多困难，他 们需要一个使用简单而又有效的支撑平台提供帮助j 同时需求高速率、低延时、 的网络传输技术。结合这两种需求，人们提出了无线终端支撑平台的设计目标， 期望这一平台可以提供与操作系统的良好接口，提供在一定操作系统下无线终端 使用的方便性，同时又可以提供高性能的网络传输。 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。 功能强大的w i n d o w sc e “”操作系统作为微软操作系统家族中的最新成员。 现在的最新版本w i n d o w sc e5 0 ，主流的版本是w i n d o w sc e n e t ( 4 2 ) 。w i n d o w s c e n e t 是w i n d o w sc e3 0 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。它具有如 下的一些与别的不同的嵌入式操作系统的特点n 2 1 ： 装卸性：开放性、可伸缩性的体系结构： 强实时性：嵌入式操作系统二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 协议支持及统一的m 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。 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的开发环境，它包括 了创建基于w i n d o w sc e 操作系统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。w i n d o w s m o b i l es o f t w a r ef o rp o c k e tp ca n ds m a r t p h o n e 也都是基于w i n d o w sc e 的核 第2 页共印页 北京邮电大学硕士学位论文第一章绪论 心。因为其多平台的支持、系统可定制能力以及在应用开发方面的便利等特点在 市场上占据越来越有利的位置，所以现在它在各种移动设备以及工业控制器等方 面得到了广泛的应用。现在已经有许多p d a 手机产品如多普达、联想都运行 w i n d o w sc e 操作系统。w i n d o w sc e 的可定制和较好的可移植性以及非常稳定的 性能是多模终端所需要的，所以基于w i n d o w sc e 的嵌入式多模终端应用的发展 前景将会非常光明。 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 设备驱动程序及其关键技术作为课题研究内容主 要基于以下几个方面的考虑： 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； 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； 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 i n d o w sc e 驱动程序的支持。 1 2 论文结构安排 本论文分五章进行阐述。其中，第一章绪论首先介绍了无线局域网的技术发 展，对无线局域网的诞生和发展的必然性进行了讨论，接着简要的介绍了 w i n d o w sc e 操作系统。 第二章着重叙述了w i n d o w sc e 操作系统。描述了w i n d o w sc e 操作系统的特 点、应用前景；接着详细介绍乐w i n d o w sc en d i s 设备驱动程序的开发环境和开 发工具( p l a t f o r i l lb u i l d e r 和e v c ) 的使用。 第三章主要分析了网卡驱动程序涉及到的关键技术，w i n d o w sc e 设备驱动 模型结构、n d i s 网络规范、网络数据包的管理策略和零拷贝技术。 第四章给出了基于w i n d o w sc e 系统的网卡驱动程序的设计，模块功能的划 分，详细讨论了每一个模块；最后给出了驱动程序的安装步骤及其测试方法。 最后进行了总结，为今后的工作提供技术参考。 第3 页共6 0 页 北京邮电大学硕士学位论文第一章绪论 1 3 研究成果 本论文的工作是在w i n d o w sc e 开发环境下，进行无线网卡驱动程序模块的 设计、关键技术以及其网络传输性能的研究。主要包括以下几部分： 1 ) 熟悉了w i n d o w sc e 操作系统开发环境、内核平台定制、下载调试等开发 流程，并且阐述了它作为开发环境所具有的其它操作系统所不具备的优势； 2 ) 熟悉了开发工具p l a t f o r mb u i l d e r 、e v e 的使用及注意事项，重点对实 现无线网卡驱动程序所涉及到的开发工具的功能进行了细致的学习，并在实践过 程中进行了应用： 3 ) 研究了w i n d o w sc e 无线网卡驱动程序中的关键技术，主要分析讨论基于 提高网卡驱动传输性能的网络数据包的管理策略和零拷贝技术。研究发现采用大 缓冲区管理策略能有效的解决板卡内存不足容易出现丢包的问题。采用零拷贝技 术也可以有效的提高网络传输性能，减少了拷贝次数，降低了c p u 花在内存拷贝 上的开销； 4 ) 实现了w i n d o w sc e 无线网卡驱动程序中各个模块的设计，重点是框架的 设计、软硬件的初始化部分和中断处理部分：掌握了8 0 2 3 和e t h e r n e t 的数据 帧结构的异同，并给出了相互转换的方法； 5 ) 给出了w i n d o w sc e 无线网卡驱动程序的测试方案，并在单独模块的测试 基础上，进行了驱动程序的整体测试，保证了驱动程序的运行性能。 第4 页共印页 北京邮电大学硕士学位论文第二章w i n d o w sc e 操作系统及其开发环境 第二章w in d o w sc e 操作系统及其开发环境 2 1 嵌入式操作系统w in d o w sc e 霄i n c e 从推出以来，经历了最初的w i n c e2 x 、i g i n c e3 0 、w i n c e4 o 、w i n c e 4 2 直到目前的最新版本w i n c e5 0 。本次驱动开发采用的是版本4 2 也就是 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 0 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的开发环境，它包括 了创建基于w i f i d o w sc e 操作系统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。 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。从下而上可分为三层：硬件层，o e m 硬件适配层，应用层。具体的系统结构如图2 一l 所示。 l应用层 通信接口l c o mm f c ，a t l ) i ( w i n s o c k ，r a s ，t a p i )i g w e s 设备管文件 内核 理器系统 通信与网络 系统 l o a l 设备驱动 l 硬件 图2 - 1w i n c b 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 第5 页共砷页 北京邮电大学硕士学位论文第二章w i n d o w sc e 操作系统及其开发环境 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 系统的可移植性。o k 硬件适配层可以分为o e m 抽象层( 0 a l ) 和设备驱动程序两 部分。o 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。 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 es 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 n t e r n e t 的开发支持。 2 。2win d o w sc e 开发环境设置及其工具使用 2 2 ，1w i n d o w sc e 的软硬件环境 开发和调试w i n d o w sc e 驱动程序需要一台高性能开发工作站和一台目标调 试设备。p l a t f o r mb u i i d e r4 2 运行在w i n d o w s2 0 0 0 或者以上版本的高性能开 发工作站上。p l a t f o r mb u i i d e r 提供了开发和调试w i n d o w sc e 映射n k b i n 的 集成开发环境，如向导和工具栏，支持活动模板库( a t l ) 、微软基本类库( m f c ) 和v i s u a lb a s i c ，为支持的处理器家庭提供编译器、内核调试器以及各种远程 调试工具。目标调试平台可以是经过适当配置以后的普通p c 机，也可以是嵌入 式微处理器模块。开发工作站通过以太网或者串、并行口与目标平台连接，并将 w i n d o w sc e 操作系统映像文件n k b i n 下载到目标平台。下载完成之后，w i n d o w s c e 在目标平台启动。在丌发工作站上，可以使用p l a t f o r mb u i l d e r 提供的调试 工具查看w i n d o w sc e 的运行情况。以太网和串、并行口这两种连接类型的差别 如表2 1 所列。 第6 页共页 北京邮电大学硕士学控论文第二章猢n d o w s c e 操作系统及其开发环境 表2 - 1 以太同和串，并行口连接之问的差别 以太网连接串、并行口连接 下载速度较快下载速度较慢 开发工作站需要以太网网卡，目标平台需要 n e 2 0 0 0 兼容的调试以太网闷卡 串行口、并行口 映像文件使用并行口下载，目标平 映像文件和调试工具都使用以太网 台的调试信息使用串行口传送 z z zp l a t f o r mb u i i d e r p l a t f o r eb u i l d e r 是基于w i n d o w sc e 操作系统定制嵌入平台而提供的集成 开发环境( i d e ) 。主要用于0 e m ，也可用于驱动的开发，另外为e v c 导出平台s d k 。 p l a t f o mb u i l d e r 附带有设计、创建，构建、测试和调试一个基于w i n d o w sc e 的平台所需的所有开发工具。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。下面列出p b 中为实现系统定制等相关功能而包含的各项开发工 具。 i ) p l a t f o r mw i z a r d ( 平台向导) ：创建一个新的平台，具体使用方法可以参 见微软提供的w i n c e n e tt r a i n i n gm a t e r i a l s 2 5 3 5 _ d e v e l o p i n gb o a r ds u p p o r t p a c k a g e sf o rw i n d o w sc e n e t 4l a b s 中的l a b l ； 2 ) 配置：为各种流行的设备类别预置的定制操作系统，为自定义操作系统 的创建提供了一个起点。； 3 ) e m u l a t o r ：通过硬件仿真加速和简化了系统的开发，使用户可以在开发 工作站上对平台和应用程序进行测试； 4 ) b s pw i z a r d ( b s p 向导) ：提高了b s p ( 板支持包) 创建过程的效率； 5 ) 提供了一个操作系统特性的列表，您可以使用列表中的特性对平台进行 定制； 6 ) w i n d o w sc et e s tk i t ( 测试工具包) ：提供了一个驱动程序测试工具集： 7 ) 内核调试器：可以对自定义的操作系统跌像进行调试，并且向用户提供 有关映像性能的信息； 8 ) 应用程序调试器：可以在自定义的操作系统映像上对应用程序进行调试； 9 ) 自动化的依靠性检查：可以确保支持平台配置所需的所有特性都包括在 第7 页共6 0 页 北京邮电大学硕士学位论文 第二章w i n d o w sc e 操作系统及其开发环境 操作系统映像之中： 1 0 ) 导出向导( e x p o r tw i z a r d ) ：可以向其他p l a t f o r mb u i l d e r 用户导出自 定义的目录( c a t a l o g ) 特性； 1 1 ) 导出s d k 向导( e x p o r ts d kw i z a r d ) ：使用户可以导出一个自定义的软件 开发工具包( s d k ) ： ， 1 2 ) 远程工具：可以执行同基于w i n d o w sc e 的目标设备有关的各种调试任务 和信息收集任务。 配置文件包括4 种文件类型：二迸制映像生成文件b i b 、注册表文件r e g 、 目录和文件分配表文件d a t 、数据库文件d b 。通过修改这些配置文件可以裁剪 优化w i n d o w sc e 。用户根据需要可以创建自己的配置文件，p b 提供的主要配置 文件如表2 2 所列。 1 ) 二进制映像生成文件b i b b i b 文件是文本文件，标识包含在w i n d o w sc e 映像中的目标模块、组件和 文件。一个b 1 b 文件包含4 个部分：f i l e s 、m o d u l e s 、m e m o r y 和c o n f i g 。 表2 - 2p l a t f o r mb u il d e r 配置文件列表 b i b 文件r e g 文件d a t 文件 d b 文件 c o m m o n b i b c o m m o n r e g c o m m o n d a t c o m m o n d b d c o m b i b d c o l l lr e gs e r v e r s d a t m s m q b i bm s m q r e g p l a t f o r m b i b p l a t f o r m r e g p l a t f o r m d a tp l a t f o r m d b p r o j e c t b i b p r o j e c t r e gp r o j e c t d a t w c e s h e li f e d w c e s h e l l f e b i b w c e s h e l l f e r e g w c e s h e l l f e d a t b w c e a p p s f e b i b w c e a p p s f e r e gw c e a p p s f e d a tw c e a p p s f e d b c o n f i g b i bs c r i p tr e g 2 ) 注册表文件r e g 注册表文件建立操作系统映像的注册表入口。注册表是一个数据，存储了大 量的配置信息，包括应用程序信息、设备驱动程序的配置、系统配置信息、用户 参数和其它相关数据。当目标平台冷启动时，m a k e i m g e x e 使用r e g 文件创建默 认注册表。p l a t f o r 札r e 6 配置与平台有关的注册表信息，如设备驱动程序入口。 p r o j e c t r e g 设置与工程有关的注册表格。 上述注册表入口设置规定内核在启动时必须自动运行s h e l l e x e 和 第8 页共6 0 页 北京邮电大学硕士学位论文 第二章w i n d o w sc e 操作系统及其开发环境 d e v i c e e x e 模块，g w e s e x e 模块必须在d e v i c e e x e 正常启动以后才能运行。 3 ) 数据库文件d b w i n d o w sc e 提供内置的轻量级数据库管理系统。w i n d o w sc e 的属性数据库 由1 张包含记录的表组成，每个记录包含许多不同的属性，每个属性有3 种信息： 标志属性的i d 号、类型和值。 4 ) 目录分配表文件d a t d a t 文件定义w i n d o w sc e 映像n k n i b 默认的目录和文件结构注意， w i n d o w sc e 不支持像w i n d o w s9 x 2 0 0 0 一样的盘符驱动器，而且没有当前目录 的概念。 。 。 图2 2 为在p 1 乱f o r i l lb u l l d e r 中定制w i n d o w sc e 操作系统的一般流程。 阿磊习 乎台媾迭 戗建帏 镜像尘竹 麓纠缸眭备? 载判拓、砬箐 平螽创建党缓? 。 l y 高习 升蛙o a i 髂p 和 踱群宁 图2 - 2w i n d o w sc e 系统定制流程 以下是在p l a t f o r mb u il d e r 集成环境中使用图形界面安装w i n d o w sc eb s p 和使用该b s p 生成一个映像文件的过程。 1 ) 安装开发板的b s p 在宿主机上安装p l a t f o r mb u i l d e r4 2 开发环境，将编写或者修改好的b s p 文件拷入。运行p l a t f o r mb u i l d e r 开发环境，在菜单“管理类别特征”项中加 第9 页共6 0 页 圈回 rilil r l ，l l l 北京邮电大学硕士学位论文 第二章w i n d o w sc e 操作系统及其开发环境 入s m d k 2 4 4 0 的特征文件( c e c 文件) ，这样，在c a t a l o g 窗口下将会出现包含有 我们所需要的设备特征的b s p 文件。新的b s p 文件安装完成。 2 ) 在p l a t f o r mb u i l d e r 中基于新的b s p 创建一个新的平台并生成新的 i m a g e 文件 在w i n c e 4 2 0 p l a t f o p j “目录下新建一个名为“s m d k 2 4 4 0 | ： 的目录，如果该 目录下已有名为s m d k 2 4 4 0 的目录，将其改名备份。 拷贝光盘中的2 4 4 0 w i n c e 2 4 4 0 w i n c e 4 2 b s p 目录中的内容到已经仓u 建的 s m d k 2 4 4 0 目录。 将“s m d k 2 4 1 0 l f o r p u b l i c o a k d r i v e r s n e t e a p d ) ”目录下的c s 8 9 0 0 r 目 录拷贝到“w i n c e 4 2 0 p u b l i c c o m m o n o a k d r i v e r s n e t c a r d ”目录下。 在“w i n c e 4 2 0 p u b l i c c o 删o n o a k d r i v e r s n e t c a r d ”目录下的d i r s 文件 中添加c s 8 9 0 0 r 。 拷贝“s m d k 2 4 1 0 f o r p u b l i c c e s y s g e n ”目录下的m a k e f i l e 文件到 “w i n c e 4 2 0 p u b l i c c o m m o n k c e s y s g e n ”目录下。 选择“f i l e ”菜单下的“n e wp l a t f o r m ”将会有向导帮助我们完成映像文 件的属性设置，如板级支持包所支持的驱动类型，设备所适用的设置，设备所要 用到的应用和媒体，设备所使用的网络和通信。如我们的平台选用新的b s p s m d k 2 4 4 0 ，它是三星s m d k 2 4 4 0 ，a r m v 4 i 的命令集，设备适用的类型为移动手持 设备，有i n t e r n e t 浏览，微软文件浏览，文字处理，终端同步等几项应用。我 们的设备所选用的网络连接为本地以太网，t c p i p v 6 和个人区域网； 在s e t t i n g 菜单下设置平台编译，设罨开发板启动的程序为e b o o t ，并允许 e b o o t 驻留在内存中； 然后在可添加的组件列表中加入我们在开发中可能所需要的组件：m f c 开发 工具，w i n d o w sc e 标准s d k ； 点击b u i l dp l a t f o r m 按钮，编译新平台； 编译时间较长，在p b 的o u t p u t 窗口中可以看到许多系统打印出来的提示信 息，通过这些提示信息我们可以知道系统目前正在执行哪项工作； 编译完成后，将得到“n k b i n ”和“n k n b o ”i m a g e 文件，这样生成基于我 们的开发板的w i n c ei m a g e 文件的工作已经完成。 第1 0 页共印页 北京邮电大学硕士学位论文 第二章w i n d o w sc e 操作系统及其开发环境 将p c 宿主机与开发板及仿真器按图2 3 所示连接起来。注意其中串口线应该 用交叉串口线。连接之后宿主机提示安装新的硬件，根据系统提示安装好开发板 的驱动程序之后，宿主机就和开发板连通了。这时，主机和开发板之间可以通过 串口或u s b ! e i 进行通信，这就需要一个通信工具，我们使用的是三星公司的u s b 下载工具d n w 。 图2 - 3 目标机和宿主机的接线连接图 使用d n w ，以下列参数设置u a r t ：波特率为1 1 5 2 0 0 ，c o m 口为1 或2 。通讯 属性为8 b i t 数据位，l b i t 停止位，没有流量控制。然后通过c o n n e c t 命令将能 够连接到开发板，可以在调试窗口中看见程序启动的信息。 整个硬件开发板的启动程序和映象文件的烧写过程可以如下所述： 1 ) 芯片的烧写 安装a r m 仿真器软件m u l t i i c e 和a r m 集成开发软件a d s 。打开已创建好 的工程文件，可以看到该工程里包含很多模块的启动程序，其中有用汇编语言编 写，也有用c 语言直接编写。首先确认在s t r a t a c 这个文件中的烧录长度的值 不小于要烧录的程序长度，否则会烧录不完全。这个值的大小会影响到烧录时间 的大小，可以设置为待烧录程序大小稍大。确认所有文件均准确无误后，开始编 译这个工程，使用集成开发工具a d s 的m a k e 指令之后，工程被编译成b i n 文件， 以供后面下载到f l a s h 中去。 2 ) 将n b o o t 和e b o o t 烧录到n a n d f l a s h s m c 这是利用m u l t i j t a g 线下载这两个引导程序进入n a n d f l a s h 和s m c ，选择编 译好的启动程序的b i n 文件，然后将传输设置中的f l a s h 型号设置为3 2 mf l a s h ， n f l a s h 是按页寻址的f l a s h 类型，根据f l a s h 容量的不同，可以分为三步寻址 第1 i 页共卯页 北京邮电大学硕士学位论文 第二章w i n d o w sc e 操作系统及其开发环境 和四步寻址模式。在开发板上应设有两种模式选择，三步寻址模式支持小于3 2 m 的n a n df l a s h ，四步寻址模式支持大于等于6 4 m 的n a n df l a s h 。在这里我们选 择3 2 mn f l a s h 的模式。 选择“烧录”命令，将n b 0 0 r r 和e b o o t 映像文件烧入n a n d f l a s h 。 烧录完成后用串口线连接目标机和宿主机，运行d n w 程序，重启开发板可以 在调试窗口中看到n b o o t 和e b o o t 的启动信息。包括的重要信息有：目标机的 i p 地址和掩码，启动延迟时间，m a c 地址，格式化文件系统，下载映像文件等等。 3 ) 将生成的i m a g e 文件通过以太网下载到开发板和n a n df l a s h s m c 运行 接上串口线和交叉网线，在宿主机端运行d n w 程序，选择串口连接方式，复 位电源可以看到调试窗口下面b o o t 程序的启动信息。设置好相应的i p 地址和掩 码以及m a c 地址之后，打开p l a t f o r mb u i l d e r 开发环境和s m d k 2 4 4 0 工程项目。 然后通过串口发下载映象文件命令给目标机，这样目标机会处于等待状态，自动 等待宿主机最后的下载命令。 调试信息显示如下信息： + e b o o t s e n d b o o t m e a n d w a it f o r t f t p s e n db o o t m et o2 5 5 2 5 5 2 5 5 2 5 5 然后在p b 中选择“目标”菜单的“设置远程连接”项，将下载方式一栏选 为通过以太网下载，然后再设置下载设备为我们的开发板，将内核下载方式也选 择为以太网下载。这样下载前的准备工作完成，选择“目标”菜单下的“下载” 命令下载。这时宿主机端会弹出下载进度。在d n w 调试窗口我们可以看到开发板 上程序打印回的信息。这样我们已经将w i n d o w sc ei m a g e 文件成功地下载到了 开发板上。 i m a g e 文件下载到n a n df l a s h s m c 的步骤和下载到开发板是基本相同的。 只是要在b o o t 的启动设置中将p r o g r a mr a mi m a g ei n t ob o o tm e d i a 项使能 ( e n a b l e ) ，这样做的目的是使i m a g e 文件可以下载到板载的可启动的媒介中去。 s u p p o r tb i n f s 也应该使能，这样可以让i m a g e 文件支持b i n f s 文件系统，在下 载到n a n df l a s h 或者s m c 之前，应该低级格式化一次n a n df l a s h 或者s m c ，所 以应执行“l o w l e v e lf o r m a tb o o tm e d i a ”命令，格式化完后应当再次将存储 媒介格式化为b i n f s 文件系统，然后的步骤就和下载到开发板的过程是样的 了。 这时已经将w i n d o w sc ei m a g e 文件烧录到了n a n d f l a s h s m c 上，接下来的 第1 2 页共页 北京邮电大学硕士学位论文第二章w i n d o w sc e 操作系统及其开发环境 工作是更新b o o t l o a d e r ，让b o o t l o a d e r 去调用w i n d o w sc e 运行。b o o t l o a d e r 一般被放在存储媒介的第o 块上，所以利用n u l t i j t a g 可以将 n b o o t _ r e l e a s e b i n 文件烧写进第0 块。至此烧写工作完成，打开开发板电源， w i n d o w sc e 可以自动运行了。 接着是建立w i n d o w sc e 平台与宿主机的连接并导出s d k ： 1 ) 建 r w i n d o w sc e 平台与宿主机的连接 在运行起来的开发板w i n d o w sc e 系统的w i n d o w s 目录中有一个名为 u s b c n e c t e x e 的文件，是用来通过u s b 端口同步目标机和宿主机的工具。运行这 个程序，可以在d n w 调试窗口中看到“r a s e n t r y u s bs o c k e td e f a u l t c r e a t e d ” 的字符串信息，用u s b 连接线连接宿主机和开发扳，在宿主机端会探测到u s b 新硬 件，安装s 帅i ( 2 4 4 0 下的u s b 功能驱动程序，就会弹出“新建立合作关系”的对话 框。将合作关系设置为“来宾”形式，这样可以在宿主机和目标板之间无需同步 信息，以便在两者之