Windows CE系统框架

1、Windows Embedded CE 6.0 New FeaturesYing LiDeveloper EvangelistMicrosoft (China) Co., Ltd.v-Page 2 我们的议程我们的议程 Windows CE的11年发展史: 1996 2007 Windows Embedded CE 6.0的关键特性 内核和驱动器的体系结构 开发及相应的工具 应用场景Page 3 Set-top boxesWindows MobileSmartphoneWindows MobilePocket PC PhoneWindowsAutomotivePortable Media Ce

2、nterVoIP phonesMobilehandheldsGatewaysRetail Point-of-SaleWindows-based terminalsMedical devicesEntertainment devicesHealth MonitoringWearableDevicesAuxiliaryDisplaysRemote ControlsSensor NetworksIncreasing functionalityDecreasing hardware requirements微软嵌入式系统的布局微软嵌入式系统的布局Page 4 SP1 2.11SP2 2.12McKen

3、dric 4.2Tomatin NMD FPAlderWindows CE 1.0Birch Windows CE 2.0Cedar Windows CE 3.0Talisker Windows CE .NET 4.0Macallan Windows CE 5.0Yamazaki CE 6.0Jameson 4.1Windows CE的发展历程的发展历程Page 5 行业趋势行业趋势设备设备 设备的联网需求持续增长(在家里，在工作时，在户外) OEM在自己的嵌入式设备中集成许多越来越复杂的应用 设备需要和其他设备和技术能更好的在一起工作开发者开发者 设备在消费者手里的生命周期正越来越短 开发者

4、要在时间减少的同时做更多的开发 根据应用场景的不同设备的差异越来越大 我们希望在硬件和软件平台上的投资能在多个产品中用到12 monthsPage 6 CE 6.0: 什么保留了下来？什么保留了下来？ 32位多任务操作系统 内存占用少 组件化 硬实时 处理器体系结构 ARM, x86, SH4, MIPS 开发选项 Win32, .NET CF, MFC, ATL, . 共享源码 10年支持策略Page 7 CE 6.0关键特性关键特性 比Windows CE 5.0更多的特性 最新的开发工具 下一代内核 应用程序兼容性 增强的健壮性和安全性 用户模式驱动器模式 增加了许多新特性CE 6.0操

5、作系统操作系统Page 9 Windows CE 5.0内存模式内存模式 虚拟内存映射 Kernel有2GB 所有进程共享2GB虚拟内存映射 被分成32MB “slots” 32个进程的限制 每一个进程分配一个32MB的slot 总共只有32个slots可供分配 共享内存 用户空间的上半部分是共享内存 能被所有进程读写Page 10 Windows CE 5.0内存模式内存模式 32个进程所有进程共享2GB虚拟内存2 GB内核空间内核空间Execution slot 和共享和共享DLL slot共享内存KernelSlot 0 ExecutionSlot 1 ROM DLLsSlot 2 Sl

6、ot 3 Device.exeSlot 4 GWES.exeSlot 5 Services.exeSlot 31Slot 32:Slot 6虚拟内存管理器的运作虚拟内存管理器的运作方式决定了固定进程方式决定了固定进程slot模式模式(所有的所有的slots都在这里都在这里)进程进程Slots占据占据VM的低位的低位2GB空间，这就使得每空间，这就使得每个进程有固定的大小以个进程有固定的大小以适合适合32个进程数量。个进程数量。CE 5.0Slot 97 Nk.exePage 11 Windows CE 5.0 Application Memory Map0000 00000000 0000Re

7、ad only data03FF FFFF03FF FFFFCodeRead write datareservedROM Based DLLsResourcesStack (reserved space) Heap (reserved space)Free virtual spaceApplication Specific SpaceROM DLL space0200 00000200 0000DLL Space (Constant for all applications)non-ROM DLLsPage 12 Windows CE 5.0系统体系结构系统体系结构Page 13 CE 6.0

8、新内核介绍新内核介绍 每个进程都有2GB的虚拟内存 32K进程 统一内核 关键的OS组件都移到了kernel空间 改进的系统性能 增强的安全性和健壮性 高度的向后兼容性Page 14 Windows Embedded CE 6.0内核模式内核模式进程代码内存映射文件用户DLLsKernel.GWESDrivers. . . . . . . . 32K进程每个进程都有2GBVM新的新的VM管理器不再以进管理器不再以进程程slot模式来进行操作模式来进行操作(您可以随需创建内存您可以随需创建内存)新的虚拟内存管理器新的虚拟内存管理器给每个进程分配给每个进程分配2GB的的VMCE 6.02 GB内核

9、空间内核空间32 processesSingle2 GB VMfor allprocessesExecution slot and shared DLL slotSharedmemoryKernelSlot 0 ExecutionSlot 1 ROM DLLsSlot 2 Slot 3 Device.exeSlot 4 GWES.exeSlot 5 Services.exeSlot 31Slot 32:Slot 6Enforced fixed process slot model due to the way virtual memory manager worked(All slots we

10、re always there)Process slots occupied lower 2GB VM, this enforced a fixed size per process to fit 32 processesCE 5.0Slot 97 Nk.exePage 15 User Virtual Memory SpaceUser Space 2 GigabytesEach process has its own mappingR/W for OS componentsRead only for user processRAM Backed MapfilesMapped at fixed

11、location for better backwards compatibilityAll DLLs code and dataSame mapping across all processesData pages are unique physical pagesCode pages are sharedExecutable code and dataVM Allocation Mapfiles0 x000000000 x400000000 x80000000Page 16 Kernel Virtual Memory SpaceKernel Space2 GigabytesFixed ma

12、pping independent of user spaceAll XIP DLLs in kernelCached access to physical memoryUncached access to physical memoryRam & ram registryKernel Virtual MemoryShared by all kernelServers and driversSystem Trap Area0 xFFFFFFFF0 x80000000Page 17 新的新的OS布局布局 把关键的驱动程序，文件系统和图形窗口管理器移动到内核 益处 极大的减少了这些组件间的

13、系统调用开销 减少了所有从用户空间到内核空间的调用的开销 增加了基本OS服务间的代码共享Page 18 CE 6.0系统体系结构系统体系结构Services ManagerUM DriverManager用户用户模式模式 内核内核模式模式Page 19 驱动程序驱动程序 将支持两种类型的驱动程序 追求性能的内核模式 追求健壮性的用户模式 移植现有驱动器只需极少的工作量 每个驱动器只需1-3天的工作量 驱动程序的整体结构保持不变 主要改变的是驱动器访问客户内存的方式 已经没有了SetKMode 和SetProcPermissions方法Page 20 用户模式的驱动程序用户模式的驱动程序 由ud

14、evices.exe来装载 大多数API和内核模式一样 没有权限访问内核的数据结构和内存(无SetkMode) 例子 扩展总线，例如USB 键盘和触摸屏 性能要求不是很严的驱动程序可以考虑移到用户模式 被调用次数比较少但是做得工作比较多Page 21 内核模式的驱动程序内核模式的驱动程序 驱动程序经由device.dll加载到内核空间 对内核的数据结构和内存有完全的访问权限 能够使用的APIs没有改变内核模式的驱动程序不能显示UI使用CeCallUserProc来调用用户模式下的DLL网络Page 22 CE 6.0支持的支持的BSPs系列BSPKernel是否包括源码？ARMIntel Ma

15、instone III (C-Step)ARMv4iYesDevice EmulatorARMv4iYesBoardARMv4iYesTI OMAP 2420 (ARM v6 core)ARMv4iYesMIPSNEC Rockhopper SG2 Vr5500MIPSII & II_FP , MIPSIV & IV_FPYesSH4Renesas AspenSH4Yesx86x86 (CEPC)X86YesPage 23 OAL的变化的变化 把OAL从内核分离了出来 OAL 变成了“NK.EXE” Kernel代码变成了“Kernel.DLL” 可以独立升级 整体的OAL结构

16、仍然不变 OEM功能不变 OAL/Kernel的接口经由共享结构Page 24 Windows CE 5.0 OAL的设计的设计KernelOALRTCCache libraryInterrupt libraryIOCTL libraryStartup libraryRTClibraryKITLlibraryOS TimerlibraryTimersCachesSerialportEthernetportUSBportNk.exePage 25 kernel.dllnk.exeRTCCache libraryInterrupt libraryIOCTL libraryStartup libra

17、ryRTClibraryOS TimerlibraryTimersCachesSerialportEthernetportUSBportNKGLOBALKITL IOCTLOEMGLOBALNKStub.libWindows Embedded CE 6.0 OAL的设计的设计Page 26 CE 6.0增强的安全特性增强的安全特性 新安全基础构架新安全基础构架 允许我们在将来构建更好的安全模式 用户和内核模式空间的分离 与安全开发生命周期与安全开发生命周期(SDL)的一致性的一致性 在整个操作系统中实现了深度防护战略 安全的C运行时库 SafeSEH PREfast工具Page 27 应用程序

18、兼容性应用程序兼容性 应用程序应用程序 应用程序二进制兼容性是主要目标 良好的应用程序(Win32兼容的)几乎不需要有任何改动 托管应用程序已经从操作系统中抽象出来了(平台调用服务问题-P/Invoke) 如果应用程序使用CE特定的技巧则可能有问题 使用“CEAppCompat”工具来评估兼容性问题 全球就绪全球就绪 操作系统组件支持14种语言 跨语言和地区的深度功能测试改进了我们的操作系统全球支持特性Page 28 CE 6.0 API上的变化上的变化 一些APIs移动到内核空间 例如: InterruptInitialize*, InterruptDone*, ReadRegistryFr

19、omOEM* 一些APIs不复存在 例如: SetKMode, CEZeroPointer, RemoteHeapAlloc, SetProcPermissions 一些APIs不被鼓励使用 例如: RegisterDevice, Create, IsAPIReady* Exposed to user mode drivers through kernel reflectorCE 6.0工具工具Page 30 Page 31 CE 6.0的开发工具的开发工具C# / VB.NET.NET CompactFramework 2.0C/C+ Win32 Windows Embedded CE 6.

20、0 Operating SystemNative Applications .NET ApplicationsVisual Studio 2005PlatformBuilderPage 32 Platform BuilderConfigurationBuildDownloadDevice UnderDevelopment Device EmulationDebugBSP(OAL, Boot Loader, Drivers)Export SDKEmbedded Visual C+Visual Studio 2005Standard SDK OEM ISV开发一个开发一个Windows CE设备设

21、备Page 33 编译器编译器来自来自Visual Studio 2005的附加值的附加值基于Visual Studio 2005的编译器益处: 改进的C+语言一致性 改进的库 CRT ATL MFC 改进的运行时安全检测Page 34 Compilers Visual Studio 2005 Compilers (v8) Improved conformance Improved code generation Supports safe SEH for security compliance Secure CRT Allows pluggable C Run-Time support Pl

22、uggable Floating Point support PREfast support for ARM, MIPS, x86 and SH4Visual Studio CompilersPage 35 集成开发环境集成开发环境(IDE)编辑器和视图编辑器和视图 Bib和Reg编辑器Intellisense语法突出图形化Reg文件编辑器 Catalog编辑器创建和编辑Catalog XML文件 运行时镜像观测器nk.bin文件的静态分析工具Page 36 诊断诊断USB下载服务下载服务 描述:增加了通过USB下载到一个设备上去的能力 益处:使得下载到各种新设备上去成为可能Page 37 C

23、reate a new OS ImageAdd an ApplicationShow new Platform Builder FeaturesShow app developmentCE 6.0 DemoPage 38 Page 39 Page 40 Page 41 This document is for informational purposes only. MICROSOFT MAKES NO WARRANTIES, EXPRESS, IMPLIED OR STATUTORY, AS TO THE INFORMATION IN THIS DOCUMENT. 2006 Microsof

24、t Corporation. All rights reserved.Page 42 “In the Box”共享源码“In the Box”任何人都可以获得 代码: 样本代码(例如：驱动程序) “Private”(例如：100%的kernel代码) 权利*: 参考 调试 修改 共享Premium共享源码只对符合条件的国家内的合格OEMs和合作伙伴通过安全网站开放 代码: “Premium” (例如：网络) 权利*:Premium Derivatives 参考 调试Premium Redistribution 参考 调试 修改* Rights are defined and subject t

25、o conditions described in each specific license agreement.CE 6.0共享源码项目共享源码项目This document is for informational purposes only. MICROSOFT MAKES NO WARRANTIES, EXPRESS, IMPLIED OR STATUTORY, AS TO THE INFORMATION IN THIS DOCUMENT. 2006 Microsoft Corporation. All rights reserved.Page 43 比Windows CE 5.0的

26、源码量增加了56%.新内核100%共享源码管理进程，线程和内存为Windows Embedded CE 6.0重新设计了内核源码访问能帮助使用那些最好的内核功能驱动程序管理器装载设备驱动器和他们的接口源码访问能帮助调试 硬件文件系统管理读和写文件源码访问能帮助改进文件系统的性能许多设备驱动程序USB ActiveSync/Modem之类的驱动程序, USB fn Printer , WiFi 驱动还有许多其它的驱动程序通过源码访问，通过修改已有的驱动程序可以为类似的外围设备快速开发出一个新的驱动程序 Windows Embedded CE 6.0的新特性的新特性Page 44 Microsoft Windows CE Test Kit (CETK)Windows CETK is the tool we use to validate quality in Windows CEWorks on both retail and development devicesShips with CE 6.0Ported to new CE 6.0 kernelNew design and architecture to extend the kit beyond its current capabilitiesMove towards integrating the