（通信与信息系统专业论文）基于windows+ce的双模终端tsp的设计与实现.pdf

重庆邮电大学硕士论文摘要 摘要 自从上世纪8 0 年代移动通信技术诞生以来 移动通信技术得到了快速的发展 从最开始的模拟蜂窝移动通信到g s m c d m a 第二代数字移动通信系统 再到现在即 将商用的3 g 移动通信技术有了质的飞跃 在这个过程中 移动通信终端也得到 了高速发展 由最初砖头式的大哥大到现在精美 小巧 功能完善的手机 随着 通信技术的发展 移动通信正在逐步取代传统的固定电话 因此 世界各大厂商 都在加大力度对移动通信终端的研究 当前市场上移动通信终端种类繁多 包括单模 双模等 随着第三代移动通信 技术商用的即将到来 未来通信市场上将出现多种制式的移动通信网络 因此 在终端的开发上我们应该尽量满足一机多网的需求 t d s c d m 刖c d m a 2 0 0 0 双模 终端就是在这个大的背景下开展研究开发的 随着移动通信技术的发展 用户对 服务的内容越来越广泛 因此移动通信终端的所能提供的功能也必然越来越多 在这种情况下 开展对双模移动终端的软件研究是十分必要的 本文是在w i n d o w sc e 平台下开展对t d s c d m c d m a 2 0 0 0 双模终端软件构 架的研究 并给出双模移动终端主要应用软件的实现方案 论文首先对双模终端 采用的w i n d o w sc e 嵌入式操作系统的主要技术做了详细的介绍与分析 包括 w i n d o w c e 的组成 特点 通信结构 t a p i t s p 以及w i n d o w sc e 标准电话构 架等 给出了w i n d o w sc e 平台下我们自己的标准软件构架 接着在标准电话构架 下设计开发双模t s p t s p 中包括对通信线路的设计与配置 通信数据的处理等 论文中分别对这几大功能进行了详细的设计 最后 给出了测试的网络环境和硬 件平台 以及上层测试软件的设计 并在实际环境中给出了测试结果以及对结果 的分析 论文完成的主要内容可以归纳为 w i n d o w sc e 标准电话构架的研究与分析 双模终端软件构架的设计 双模t s p 的设计与实现 测试平台的设计与实现 关键词 双模终端 w i n d o w sc e 双模t s p 软件 重庆邮电大学硕士论文摘要 a b s t r a c t s i n c et h e19 8 0 s t h eb i r t ho ft h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y m o b i l e c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yh a sb e e nr a p i dg r o w t h f r o mt h ea n a l o gc e l l u l a rm o b i l e c o m m u n i c a t i o nt ot h es e c o n dg e n e r a t i o nd i g i t a lm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m so f g s m c d m a a n dt h e nt on o wt h a tt h ef i r s tc o m m e r c i a l3 gm o b i l ei c th a sa q u a l i t a t i v el e a p i nt h ep r o c e s st h a tf r o mt h ei n i t i a lb r i c k s m o b i l e st ob e a u t i f u lc o m p a c t n o wa n dw e l l f u n c t i o n i n gp h o n e s t h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e r m i n a l sh a v ea l s ob e e n ar a p i dd e v e l o p m e n t 黝t h ed e v e l o p m e n to fi c t m o b i l ec o m m u n i c a t i o ni sg r a d u a l l y r e p l a c i n gt h et r a d i t i o n a l f i x e d l i n et e l e p h o n e n ew o r l d s m a j o rm a n u f a c t u r e r s t h e r e f o r e a r ei n c r e a s i n gt h ei n t e n s i t yo ft h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e r m i n a l sr e s e a r c h o nt h em a r k e t t o d a y m o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e r m i n a l sh a v em a n ym o d e s s u c ha s s i n g l e m o d e d u a l m o d e e t c w i lt h eu p c o m i n go fc o m m e r c i a l i z a t i o nt h a tt h et h i r d g e n e r a t i o no fm o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y f u t u r ec o m m u n i c a t i o n sm a r k e tw i l l a p p e a rav a r i e t yo fs t a n d a r dm o b i l en e t w o r k o nt h ed e v e l o p m e n to ft e r m i n a l s w e s h o u l dt r yt os a t i s f yt h en e e d so fm u l t i p l en e t w o r k s i ti st h eb a c k g r o u n dt h a t t d s c d m a c d m a 2 0 0 0d u a l m o d et e r m i n a li sr e s e a r c h e da n dd e v e l o p e d w i t l lt h e d e v e l o p m e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y t h ec o n t e n to ft h es e r v i c e sp r o v i d e d t ou s e r sb e c o m ei n c r e a s i n g l y w i d e s p r e a d s om o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e r m i n a l sc a n p r o v i d et h e f u n c t i o n s w h i c h m u s tb ea l s oi n c r e a s e dc o n t i n u a l l y u n d e rs u c h c i r c u m s t a n c e s i ti sv e r yn e c e s s a r yt oc a r r yo u tt h ed u a l m o d em o b i l et e r m i n a ls o f t w a r e r e s e a r c h t l l i sp a p e rw i l lr e s e a r c hd u a l m o d et e r m i n a ls o f t w a r ea r c h i t e c t u r eo nt h ew i n d o w s c ep l a t f o r m p r o p o s i n gd u a l m o d em o b i l et e r m i n a l ss c h e m eo ft h em a i na p p l i c a t i o n s o f t w a r e f i r s t p a p e r sp r e s e n tad e t a i l e da n a l y s i so nt h em a i nt e c h n o l o g yo ft h e w i n d o w sc ee m b e d d e d o p e r a t i n gs y s t e m i n c l u d i n gw i n d o w sc ec o m p o n e n t s c h a r a c t e r i s t i c s a n dc o m m u n i c a t i o i i ss t r u c t u r e t a p i t s p a sw e l la sw i n d o w sc e s t a n d a r dt e l e p h o n ea r c h i t e c t u r e a n ds oo n s h o w i n gt h ew i n d o w sc ep l a t f o r mt h a to u r o w ns t a n d a r ds o f t w a r ea r c h i t e c t u r e t h e nw eh a v ed e s i g n e da n dd e v e l o p e dd u a l m o d e t s pu p o nt h es t a n d a r dt e l e p h o n ef r a m e w o r k o nt h et s pw h i c hi n c l u d e st h ed e s i g no f t h ec o m m u n i c a t i o n sl i n e sa n dc o n f i g u r a t i o n d a t ap r o c e s s i n go fc o m m u n i c a t i o n e t c i n t h i sp a p e r r e s p e c t i v e l ys h o w st h ed e t a i l e dd e s i g no fs e v e r a lm a j o rf u n c t i o n s f i n a l l y i t g i v e sd e s i g na b o u tan e t w o r ke n v i r o n m e n ta n dh a r d w a r ep l a t f o r m st ot e s t m e a n w h i l e i n t h ea c t u a le n v i r o n m e n t t e s tr e s u l t sa n da n a l y s i sa r ec o m eo u t i i 重庆邮电大学硕士论文摘要 i nt h i sp a p e r t h em a i nj o bc a l lb es u m m a r i z e da sf o l l o w s t h er e s e a r c ha n da n a l y s i s o fw i n d o w sc es t a n d a r dt e l e p h o n ef r a m e w o r k d e s i g no fd u a l m o d et e r m i n a ls o t t w a r e a r c h i t e c t u r e t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fad u a l m o d et s p d e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o no ft h et e s tp l a t f o r m k e yw o r d s d u a l m o d et e r m i n a l w i n d o w sc e d u a l m o d et s p s o f t w a r e i l l 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 1 选题背景 第一章绪论 随着移动通信技术的飞速发展 特别是在中国3 g 技术即将商用的大环境下 基于第三代移动通信技术的智能移动终端正是市场 用户所迫切需要的 如 t d s c d m 刖g s m t d s c d m a c d m a 2 0 0 0 等 这为移动终端制造商提供了一个 难得的商业机会 也促使了智能手机软件的发展 在3 g 进入成熟期以后 3 g 三大标准之间的相互多模兼容 将是大势所趋 目前市场上w c d m 刖c d m a 2 0 0 0 的双模终端方案已经面世 c d m a 2 0 0 0 t d s c d m a 双模终端的研发处于落后位置 随着移动通信市场的日趋繁荣 用户 对不同制式的双模或多模终端的需求也很迫切 采用c d m a 2 0 0 0 t d s c d m a 双 模式 可以极大的弥补c d m a 2 0 0 0 系统容量以及分组不对称数据业务传输效率不 高的不足 另一方面 现在的一些公共场所 如酒店 学校 机场 商场已经建 立了w l a n 网络 在这些热点地区支持基于8 0 2 1 l 系列的高速数据传输服务 此 外 c i s c o 北电等一些设备商开始研究无线网状网 w m n 这种网络一般在人 群比较密集的城市地区铺设 它基于8 0 2 1 l 协议 但有着自愈能力极高的网状拓 扑 使得城域内的无线通信速率得到了很大的提高 基本上能满足各种形式的电 信服务的需求 如何在人们需要的时候使终端能够接入这种网络也是移动终端发 展上的一个大的趋势 跨模式漫游是由于终端可以支持多种移动通信标准 从而可以很好的实现用户 在不同技术体制网络中的漫游 跨模式漫游从技术原理上来说完全不是什么新的 技术手段 而是早就在其他产品技术上被广泛采用而且非常有效的技术升级和兼 容的方式 它的原理也是非常简单的 无非是把几个不同的协议处理功能集成在 一个机器甚至一个芯片里面 在加上一些控制和协调 选择功能而已 通过这种 方式可以使产品兼容多种协议 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中的最新成员 现在的最 新中文版本是w i n d o w sc e 5 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 sm o b i l e s o f t w a r ef o rp o c k e tp ca n ds m a r tp h o n e 也是基于w i n d o w sc e 的核心 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 广泛应用于各种移动设备以及工业控制器等方面 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 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 定制和较好的可移植性以及非常稳定性能是多模终端所需要的 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 1 2 移动终端操作系统选择 目前应用在手机上的操作系统主要有p a l mo s s y m b i a n w i n d o w sc e 和l i n u x 四种 这四种操作系统在移动性 性能 扩展能力 模块化程度 耗电量等方面 各有千秋 p a l mo s 是p a l m 公司开发的一种3 2 位的嵌入式操作系统 它的操作界面采用 触控式 使用手写笔可进行所有操作 作为一套极具开放性的系统 开发商向用 户免费提供p a l m 操作系统的开发工具 允许用户利用该工具在p a l m 操作系统的 基础上编写 修改相关软件 p a l m 操作系统最明显的优势还在于其本身是一套专 门为掌上电脑编写的操作系统 充分考虑到了掌上电脑内存相对较小的情况 所 以p a l m 操作系统本身所占的内存极小 基于p a l m 操作系统编写的应用程序所占 的空间也很小 通常只有几十k b 所以基于p a l m 操作系统的掌上电脑虽然只有 几兆内存却可以运行众多的应用程序 p a l m 在其它方面还存在一些不足 p a l m 操 作系统本身不具有录音 m p 3 播放功能等 如果你需要使用这些功能 就需要另 外加入第三方软件或硬件设备方可实现 s y m b i a n 是一个实时性 多任务的3 2 位操作系统 具有功耗低 内存占用少 等特点 非常适合手机等移动设备使用 经过不断完善 可以支持g p r s 蓝牙 s y n c m l 以及3 g 技术 最重要的是它是一个标准化的开放式平台 任何人都可 以为支持s y m b i a n 的设备开发软件 与微软产品不同的是 s y m b i a n 将移动设备的 通用技术 也就是操作系统的内核 与图形用户界面技术分开 能很好的适应不 同方式输入的平台 也可以使厂商可以为自己的产品制作更加友好的操作界面 符合个性化的潮流 这也是用户能见到不同样子的s y m b i a n 系统的主要原因 现 在为这个平台开发的j a v a 程序已经开始在互联网上盛行 用户可以通过安装这些 软件 扩展手机功能 l i n u x 具有源代码开放 软件授权费用低 应用开发人才资源丰富等优点 便 于开发个人和行业应用 然而l i n u x 操作系统有其先天的不足 入门难度高 熟悉 其开发环境的工程师少 集成开发环境较差 由于微软p c 操作系统源代码的不公 开 基于l i n u x 的产品与p c 的连接性较差 尽管目前从事l i n u x 操作系统开发的 公司数量较多 但真正具有很强开发实力的公司却很少 而且这些公司之间是相 互独立的开发 很难实现更大的技术突破 w i n d o w sc e 已经被广泛地应用于掌上电脑 智能手机 汽车电子 信息终端 2 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 等领域 该系统是一种紧凑 高效 可伸缩的3 2 位的操作系统 主要面向各种嵌 入式系统和产品 它所具有的多线程 多任务 完全抢占式的特点是专为各种有 很严格资源限制的硬件系统所设计的 它的模块化设计使嵌入式系统和应用程序 开发者能够方便地加以定制以适应一系列产品 例如 消费类电子设备 专用工业 控制器和嵌入式通信设备等的需要 通过综合考虑 在项目中我们选择w i n d o w sc e 作为我们的操作系统 主要基 于几个方面的原因 第一 平台搭建方便 操作系统可定制 系统稳定性强 可 移植 第二 应用软件开发较方便 第三 微软公司强大的技术支持 第四 费 用低 1 3 主要工作和贡献 我的工作是实现基于w i n d o w sc e 操作系统的t d s c d m 刖c d m a 2 0 0 0 双模终 端的t s p 包的开发 属于整个双模终端开发工作中偏重软件的部分 目前 常用 电话功能在t s p 包里都进行了实现 在实际的测试平台中验证 效果基本能满足 设计的要求 本文的具体工作包括 q w i n d o w sc e 操作系统的特点分析与总结 以及对系统下电话软件构架进行 分析与设计 对双模终端t s p 包进行具体开发 包括双模切换 数据的封装 数据的解 封装以及与外界之间的通信问题等 在双模终端硬件平台的基础上 设计测试平台 开发上层的t a p i 测试应用 程序 验证t s p 各个功能块的设计是否合理与正确 本论文在w i n d o w sc e 操作系统下设计t d s c d m c d m a 2 0 0 0 双模终端的 它具有易于根据需要进行配置 裁减和移植的优点 通过对系统的功能和性能的 测试表明 使用w i n d o w sc e 作为双模终端的操作系统 可以更方便的进行软件的 设计开发 使得我们终端软件开发的时间缩短 可移植性较高 系统能够运行的 更加安全 稳定 在今后的研究中 论文取得的成果对于全面设计用于多网络的多模式移动通信 终端的软件具有一定的意义 并对多模终端的发展起到一定的积极作用 1 4 论文的主要内容与结构 本论文主要致力于研究t d c d m a c d m a 2 0 0 0 双模移动通信终端在w i n d o w s c e 操作系统下软件的结构与设计 开发了双模移动终端基本功能的t s p 包 并在 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 上层开发t a p i 测试应用程序进行功能与性能方面的验证 本论文的内容结构安排如下 第一章概述了本论文选题的研究背景 分析了双模终端的发展现状与趋势 给 出了论文的主要研究内容 第二章首先分析了基于w i n d o w sc e 的目标平台及其组件 重点分析w i n d o w c e 下标准电话的架构 研究t a p i 如何支持应用程序与硬件 分析w i n d o w sc e 系统自带的一个t s p 包 u n i m o d e m d l l 研究t s p 如何向上提供应用程序接口 向 下如何实现与底层硬件的交互 本章最后给出双模终端在w i n d o w sc e 平台下的电 话构架的设计 第三章在对w i n d o w sc e 标准电话架构分析研究的基础上 根据双模终端的需 求 完成能够满足双模终端语音功能 短消息功能的t s p 包的总体设计与详细设 计 在功能与性能上达到双模终端项目的要求 利用w i n d o w sc e 平台下开发工具 e v c 对t s p 包的各个功能块进行编码实现 第四章将编码实现的t s p 包 上层应用程序与定制的w i n d o w sc e 嵌入式操作 系统一起进行编译 在双模终端的硬件平台上 在t d s c d m a c d m a 2 0 0 0 网络 环境下对编码实现的t s p 包进行功能测试与性能测试 根据测试结果对t s p 包进 行完善 第五章总结了全文的工作 并探讨了下一步的研究开发工作 4 重庆邮电大学硕士论文第二章w i n d o w sc e 标准电话构架的分析与研究 第二章w in d o w sc e 标准电话构架的分析与研究 2 1 嵌入式系统 嵌入式系统被定义为 7 以应用为中心 以计算机技术为基础 软件可裁剪 适应应用系统对功能 可靠性 成本 体积 功耗严格要求的专用计算机系统 嵌入式操作系统是支持嵌入式系统应用的操作系统软件 它是嵌入式系统极为重 要的组成部分 通常包括与硬件相关的底层驱动软件 系统内核 设备驱动接口 通信协议 图形界面 标准化浏览器等 与通用操作系统相比较 嵌入式操作系 统在系统实时高效性 硬件的依赖性 软件固态化以及应用的专用性等方面具有 较为突出的特点 嵌入式操作系统的出现 大大提高了嵌入式系统开发的效率 在 嵌入式操作系统之上开发嵌入系统将减少系统开发的工作量 增强嵌入式应用软 件的可移植性 使嵌入式系统的开发方法更具科学性 近年来 随着电子技术的 不断进步 嵌入式系统开发己成为热点 2 2w i n d o w sc e 嵌入式系统 w i n d o w sc e 是微软公司推出的面向移动智能连接设备的模块化实时嵌入式操 作系统 凭借其广泛的适应性 丰富的功能 强大的多媒体能力 友好的开发环 境 w i n d o w sc e 已经被广泛地应用于掌上电脑 智能手机 汽车电子 信息终端 等领域 该系统是一种紧凑 高效 可伸缩的3 2 位的操作系统 主要面向各种嵌 入式系统和产品 它所具有的多线程 多任务 完全抢占式的特点是专为各种有 很严格资源限制的硬件系统所设计的 丌 它的模块化设计使嵌入式系统和应用程序 开发者能够方便地加以定制以适应一系列产品 例如 消费类电子设备 专用工业 控制器和嵌入式通信设备等的需要 2 2 1w i n d o w sc e 系统特征 w i n d o w sc e 是一个可定制的操作系统 其具有如下特征 4 7 1 7 占用资源少w m d o w sc e 是专门面向嵌入式系统的 一个典型的w i n d o w s c e 设备只需要4 m b 到8 m b 的r o m 最小的w i n d o w sc e 大约5 0 0 k 称作 m 1 n k e r n 这样一个操作系统处理所有内核任务 包括进程 线程 对象同 步 读写注册表 w i n d o w sc e 之所以很小的最显著的原因是对于应用程序和设备 驱动 它只支持唯一的编程接口 w i n 3 2 a p i 重庆邮电大学硕士论文第二章w i n d o w sc e 标准电话构架的分析与研究 易于移植在嵌入式系统内 使用的处理器的类型要远远多于p c 机 x 8 6 占了主要部分 w i n d o w sc e 的内核几乎完全是用c 语言编写的 因此很容易移 植到多种不同的3 2 位微处理器中 w i n d o w sc e 通过o e m 适配层可以调整用于任 何硬件平台 o e m 适配层是位于内核和硬件之间的底层代码 这层代码允许原始 设备制造商 o e m 调整w i n d o w sc e 到自己的目标平台 模块化结构 表2 1w i n d o w sc e n e 主要模块 模块名模块描述库 c o r e d l l 向其它模块提供w i n d o w sc e 核心的 c o r e d l l 1 i b 基本功能 是最基本的模块 d e v i c e 用以设备管理器 它是流接口设备驱 d e v i c e 1 i b 动的管理模块 f i l e s y sw i n d o w sc e 的文件系统模块 g v e s 图形窗口事件系统 提供窗口a p i 和 管理图形输入输出设备 n kw i n d o w sc e 内核模块n k 1 i b 作为嵌入式操作系统 非常重要的一点就是要具备可伸缩性和可裁减性 w i n d o w sc e n e t 实现这一目标的方法是 通过许多完成一定功能的模块组成整个 系统 模块快的分工细致 通过对模块的选取 达到对整个系统功能的裁减 w i n d o w sc e 包含众多的功能模块 多至上百个 每一个模块都完成相对独立的功 能 表2 1 选取了几个主要的模块加以简单的描述 表2 1 中包含的5 个模块 构 成了m i c r o s o f tw i n d o w sc e n e 系统的核心与基础 内核功能模块n k 及c o i 也d l l 设备管理器d e v i c e 图形管理器g w e s 文件系统f i l e s y s 这些模块通常以库文 件的形式存在 选取这些模块 实质就是包含这些库文件 众多的模块必然导致 选取上的复杂过程 但是 m i c r o s o f tw i n d o w sc e n e 采用了预置对象的方案 针 对最终系统的类型 提供多种默认的选择 这些预置的终端类型包含了最接近于 实际需求的组件 然后根据实际的需求加以调整 这样就大大减小了选择组件的 复杂度 中断系统m i c r o s o f tw i n d o w sc e n e 在提供了丰富的应用功能的同时 还 具备了良好的实时性 这很大程度上要得益于其设计优良的中断处理架构 m i c r o s o f tw i n d o w sc e n e 中断系统的特点 1 中断处理程序被分为两级 i s r 和i s t i s r 的任务简单 主要返回中断标 志符 并迅速返回 i s t 为实际中断处理程序 响应中断的服务工作由它全部完成 2 双级的结构 降低了延时 简化了中断程序的设计 并增强了稳定性 6 重庆邮电大学硕士论文第二章w i n d o w sc e 标准电话构架的分析与研究 内存管理m i c r o s o f tw i n d o w sc e n e 的内存管理方式 不仅极大的关系到应 用程序的编写 还对驱动程序的编写具有重要的指导作用 因为m i c r o s o f tw i n d o w s c e n e 中 驱动程序与应用程序均属于用户态的例程 本质上是一样的 查 w i n 3 2 兼容特性m i c r o s o f tw i n d o w sc e n e 重要的优点是它使用与w i n 9 8 相同的w i n 3 2 编程模式 只采用了适合自己需要的w i n 3 2 的子集 为了简化代码 调整和删除了一些w i n 3 2 函数 w i n d o w sc e 同时支持其他流行技术和库 例如 m f c a t l 和嵌入式v c 从而可以快速卡法出适用性强的应用程序 多种开发工具支持w i n d o w sc e 支持的开发工具包括 e m b e d e dv i s u a l s t u d i oc 和e m b e d e dv i s u a ls t u d i ob 平台构造器 p l a t f o r mb u i l d e r 仿真平台 多种连接方式e m b e d e dv i s u a ls t u d i o 可以连接到桌面p c 进行数据同步 w i n d o w sc e 支持几种通讯方式包括串口 并口 网线和红外线端口 w i n d o w sc e 提供了以下a p i 实现多种通讯方式 w i r d 2 a p i 用于基本串口通讯 t a p i 和r a s 用于高级串口通讯 t c p i pw i n s o c k a p i 网络服务器 w i n l n e t a p i 2 2 2w i n d o w sc e 操作系统体系结构 w i n d o w sc e 被设计成一种分层结构 如图2 1 所示 2 1 从底层向上分为硬件层 o e m 层 操作系统层和应用层 每一层分别由不同的组建构成 这种层次性的结 构试图尽量将硬件和软件 操作系统与应用程序隔离开 以便于实现系统的移植 便于进行硬件 驱动程序 操作系统和应用程序等开发的人员分工 合作 并行 开发 w i n d o w sc e 絮构 客户应用稳序i 应用层 ii m 吼客户服务i i 哝 n 客户服务i 用户接口 l 因际化 l 客户客户和服务开发 i 操作系统层 i c o r ed l l ll 对象存储 i l 多媒体技术ll 图荐享景襄事ii 设备管理器li 瓣i i 核心 l 怎喜垂困 序 啦鼍i 引1 硬件层 图2 1w i n d o w sc e 体系结构 硬件层硬件层是指由c p u 存储器 i o 端口 扩展板卡等组成的嵌入式 硬件系统 是w i n d o w sc e 操作系统必不可少的载体 7 重庆邮电大学硕士论文第二章w i n d o w sc e 标准电话构架的分析与研究 o e m 层o e m 层是嵌入式硬件于w i n d o w sc e 操作系统的结合层 w i n d o w s c e 操作系统要能在特定的硬件上运行 硬件必须要能够加载w i n d o w sc e 操作系 统 同时 操作系统也要能够实现对硬件系统的初始化并驱动这些硬件 1 o a l o m ea d a p t a t i o nl a y e r o e m 适配层 o a l 是w i n d o w sc e 内核与 目标硬件之间的一个代码层 主要用来处理w i n d o w sc e 与目标硬件设备之间的通 信 其功能主要包括c p u 初始化 处理中断 计时器等 2 启动加载程序 b o o tl o a d e r 启动加载程序用于将w i n d o w sc e 操作系统内 核加载到目标硬件系统的内存并开始启动操作系统的执行 配置文件配置文件主要用于对w i n d o w sc e 操作系统的创建过程进行配置 其主要包括源代码配置文件和映像配置文件 源代码配置文件用于对操作系统运 行时映像用到的模块 特征和源代码的创建方式进行配置 而映像配置文件用于 对最终操作系统运行的映像创建方式进行配置 驱动程序驱动程序时对物理或虚拟设备功能的软件抽象 时操作系统与外 部设备或虚拟设备的桥梁 应用程序只有通过驱动程序接口才能实现对物理或虚 拟设备的操作 物理设备包括网卡 声卡 计时器 串并口等 而文件系统时虚 拟设备的一个例子 w i n d o w sc e 下的设备驱动既要实现w i n d o w sc e 规定的驱动 程序接口 将设备的功能呈现给应用程序和操作系统 也需要利用操作系统提供 的服务 显现驱动程序的加载 调度和卸载 w i n d o w sc e 下的驱动被设计成用户 模式的应用程序 没有必要必须运行在内核模式 在o e m 层的代码机构中 o e m 层主要由c s p c h i ps u p p o r tp a c k a g e 代码和b s p b o a r ds u p p o r tp a c k a g e 代码 组成 其中c s p 支持不同的微处理器体系结构 而b s p 支持不同的微处理器扩展 和外设 它由b o o tl o a d e r o a l 和驱动程序代码组成 操作系统层操作系统层是w i n d o w sc e 操作系统的核心层 它既要为下层 o e m 层提供接口和服务 也要为上层的应用程序提供服务与应用程序编程接口 操作系统层主要由下列模块构成 1 核心核心是w i n d o w c e 操作系统的最小定制内核 它为任何基于w i n d o w s c e 的设备提供处理器调度 内存管理 异常处理及系统内通信等系统功能 并为 应用程序使用这些核心功能提供内核服务 w i n d o w sc e 操作系统包含很多不同的 文件 每个文件都为操作系统提供不同的功能和服务 但只有n k e x e 为w i n d o w s c e 操作系统的内核 w i n d o w sc e 5 0 的最小内核约为2 5 0 k b n k e x e 始终运行在 较高的优先级和处理器优先级上 除中断例程外 一般不允许操作系统内的其它 线程抢占它的运行 2 c o r e d l lc o r e d l l 模块是最基本的操作系统模块 它为其它模块提供核 心功能 所有的操作系统定制设计都必须包含这个模块 但并不是这个模块中的 8 重庆邮电大学硕士论文第二章w i n d o w sc e 标准电话构架的分析与研究 所有组件都是必需的 在绝大多数情况下 c o r ed l l 并不完成实际操作 它只是 作为应用层与操作系统层的一个桥梁 将应用层对操作系统的调用传递给操作系 统相应的模块 并触发对相应进程的本地过程调用 l p c 如将所有绘图和窗口 调用发送给g w e s e x e 3 对象存储模块对象存储是w i n d o w sc e 为应用程序及其相关数据提供的存 储方式 即使在关闭系统主电源只有后备电源的情况下 对象存储也能保证数据 不会丢失 通常非易失的r a m 芯片构成了物理的对象存储 理论上 对象存储是 由文件系统 数据库和系统注册表三种类型的永久存储构成的 虽然文件系统 数据库和系统注册表共享一个单独的内存堆 但在实际应用中他们没有必要物理 上永久驻留在对象存储里 它们可以驻留在r o m 单独到可安装文件系统或外部 设备上 为此 w i n d o w sc e 的文件系统又区分为r a m 文件系统 r o m 文件系统 和f a t 文件系统 数据的产生和访问是按照存储类型进行的 而与实际使用的物 理存储设备无关 4 多媒体技术模块多媒体技术模块将桌面计算机上的高性能多媒体技术引入 到了嵌入式设备领域 w i n d o w sc e 支持从声音到图像及到视频的全方位的多媒体 支持 为多媒体硬件提供了相应驱动程序接口 为多媒体应用程序提供了丰富的 a p i 还为多种媒体文件和媒体流提供丰富的解码与编码 另外 w i n d o w sc e 下 的媒体播放器应用程序使用户的多媒体体验更加直观 5 设备管理模块设备管理模块是运行在w i n d o w sc e 操作系统下体现为 d e v i c e e x e 的一个进程 它提供基本的设备列表管理 即插即用管理 i o 资源分 配管理及驱动的加载 卸载和跟踪已经加载的驱动及其接口等 它由内核加载并 连续运行 一旦运行就永不卸载 6 通信服务与网络模块通信服务与网络模块用于为基于w i n d o w sc e 的设 备提供有线或无线通信功能 使c e 设备能够与其它设备或计算机进行连接与通 信 通信服务与网络模块为w i n d o w sc e 操作系统提供网络驱动接口 网络通信协 议及网络应用程序编程接口支持 并提供对个人网络 局域网络和广域网络以及 8 0 2 1 x 蓝牙和红外等无线技支持 还为远程实时通信 i 玎c 提供强大支持 7 应用层应用层是在操作系统提供的w i n 3 2 a p i 的基础上 由w i n 3 2 a p i 构 建的应用程序组成 这些应用程序为基于w i n d o w sc e 的设备提供增值功能和服 务 应用层的程序主要包括两部分 一部分是由w i n d o w sc e 本身提供的应用程序 一部分是用户根据自身设备需要定制开发的应用程序 9 重庆邮电大学硕士论文 第二章w i n d o w sc e 标准电话构架的分析与研究 2 2 3w i n d o w sc e 操作系统通信结构 w i n d o w sc e 通信体系机构如图2 2 所示 4 1 对于t d s c d m a c d m a2 0 0 0 双 模终端来说 就是要实现多个o e mt s p t h i r dp a r t yt s p 是本论文的核心内容所 在 矗磁蕊嵩离 图2 2w i n d o w sc e 通信结构 2 3 电话应用程序接口 t a p i t e l e p h o n ya p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e 是一套用来编写与电信业 务相关的程序的函数 t a p i 是有微软公司与英特尔公司以及一些电信公司于1 9 9 4 年合作开发完成的 t a p i 提供了通用的方法来解决与各种不同的硬件之间的信息 传输问题 包括数据 语音 传真 视频等 w i n d o w sc e n e t 支持的电话a p i 是t a p l 2 0 的一个子集 t a p i 提供了呼叫控制的通信接口 通过电话服务提供者 t s p s 能实现应用程序更复杂的应用 w i n d o w sc et a p l 2 0 提供了一系列整合好 的应用函数 能直接在应用程序里使用 直接连接到电话网络 代替分离的通信 程序 w i n d o w sc e 实现了一系列应用程序需要创建电话功能所需要的函数功能 t a p i d l l 库包含了所有用于创建应用程序的t a p i 函数 所有函数原型定义于 1 0 重庆邮电大学硕士论文第二章w i n d o w sc e 标准电话构架的分析与研究 t a p i h 头文件里面 图2 3 所示是w i n d o w c e n e t 上基本的t a p l 2 0 框架 5 1 图2 3w i n d o w sc e 上基本的t a p l 2 0 框架 在w i n d o w sc e 实现了的t a p i 框架里 动态库t a p i d l l 文件被d e v i c e 进行加 程加载 输出w i n d o w sc e 支持的t a p i 接口 应用程序首先连接到c o r e d l l 动态 库文件 当应用程序调用t a p i 函数时候 c o r e d l l 库立即调用d e v i c e 加载的t a p i 库 相应的t a p i 服务提供者被t a p i 调用 在d e v i c e 进程环境中运行 当一个应用程序调用t a p i 函数时候 t a p i 库先确定函数的参数 然后调用相 应的服务提供者 一个服务提供者提供了不同级别的服务功能 基本级 增加的 和扩展的 如一个简单的服务提供者可以提供基本的电路服务 通过兼容的硬件 平台进行电话呼出 当然一个第三方开发商可以开发自定义服务以实现更完善的 更强大的更具特色的服务 在框架的t s p i 层下面 服务提供者使用系统函数或别 的一些必须跟处在内核态的组件和由o e m 设计的服务一起工作的组件 2 4w i n d o w sc e 电话服务程序 t s p t a p is e r v i c ep r o v i d e r 就是一个可以使t a p i 应用程序和不同类型的t a p i 设备沟通的驱动程序 t s p 负责把t a p i 函数解释成硬件能接受的命 并且将硬件返 回的事件转换成t a p i 程序能识别的形式 不同的通信设备具有不同的特性 所以不 同的t s p 支持不同的t a p i 函数 也有可能一种t s p 支持不同类型的设备 因此根据 接入的设备不同 t s p 发挥的作用也不同 当我们设计的程序不能按照预期目标运 行的时候 可能是由两个原因引起的 设计的t s p 或设备不行 两个都不行 t a p i 程序和t s p 的兼容性有三个因素 操作系统是向前兼容的 如果你正在使用一个只支持t a p l 2 0 的操作系统 你的应用程序和t s p 只支持t a p l 2 1 那么程序将不能运行 重庆邮电大学硕士论文第二章w i n d o w sc e 标准电话构架的分析与研究 t s p 当t s p 被t a p i 加载时 它会主动判断当前t a p i 的版本 是不是它所支 持的版本 比如 一个t s p 可能支持t a p l l 3 至t a p l 2