【文章內(nèi)容簡介】 x處理器家族提供了工業(yè)領(lǐng)先的多媒體性能，低功耗能力，豐富的外設(shè)集成，以及第二代內(nèi)存堆疊。還采用了Wireless MXX和Speed Step兩項Intel專有技術(shù)，進(jìn)一步將高性能計算和動態(tài)電源管理技術(shù)相結(jié)合[6]。它是應(yīng)用于高性能、低功耗、可移動手持設(shè)備的集成的片上系統(tǒng)的微處理器家族。家族成員包括。1) Intel PXA270處理器：1313mmVFBGA封裝2) Intel PXA271處理器：帶有32MB FLASH以及32MB低功耗的SDRAM3) Intel PXA272處理器：帶有64MB FLASHIntel [7]。 處理器結(jié)構(gòu)框圖 Structure of Processor本方案硬件平臺使用了PXA270處理器，32MB的Flash以及64MB的SDRAM,外圍模塊使用了LCD控制器來驅(qū)動液晶屏，SD卡控制器來驅(qū)動SD存儲卡，USB控制器來驅(qū)動USB藍(lán)牙適配器，以及IO線來連接按鍵。開發(fā)端使用PC機(jī)+Windows XP操作系統(tǒng)，在PC機(jī)上定制內(nèi)核，開發(fā)應(yīng)用程序，并通過交叉編譯的方式下載到開發(fā)板上調(diào)試，調(diào)試成功后，將操作系統(tǒng)內(nèi)核，應(yīng)用程序燒寫到開發(fā)板的FLASH中，此后開發(fā)板便可獨(dú)立運(yùn)行并執(zhí)行相應(yīng)的操作。 數(shù)碼相框方案軟件環(huán)境 操作系統(tǒng)環(huán)境本方案采用了微軟的嵌入式操作系統(tǒng)WINDOWS 。該操作系統(tǒng)是可以同時執(zhí)行多任務(wù)的操作系統(tǒng)，具有十分靈活的電源管理功能，包括睡眠/喚醒模式，使用了對象存儲技術(shù)，包括文件系統(tǒng)、注冊表及數(shù)據(jù)庫，同時還有很多高性能、高效率的操作系統(tǒng)特性，包括按需換頁、共享存儲、交叉處理同步、支持大容量堆等，還具有良好的通信能力和相當(dāng)出色的圖形用戶界面[8]。WINDOWS 提供了一個集成開發(fā)環(huán)境Platform Builder,通過這個工具可以方便地根據(jù)不同的硬件，定制、裁剪出符合不同系統(tǒng)要求的操作系統(tǒng)。，但并不能完全滿足用戶的需求，因此可以通過Platform Builder來進(jìn)行相應(yīng)的驅(qū)動開發(fā)。定制好操作系統(tǒng)內(nèi)核后，可以通過PB導(dǎo)出SDK，并將此SDK安裝到其他的開發(fā)環(huán)境中，如應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境EVC，然后在EVC中開發(fā)應(yīng)用程序[8]。由于WINDOWS 、實時性、模塊化及可伸縮性、強(qiáng)大的通信能力等特點(diǎn)。因此WINDOWS ，如信息家電領(lǐng)域、移動計算領(lǐng)域，工業(yè)控制領(lǐng)域等。嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是可移植、可裁剪、可定制。為了提高系統(tǒng)的可移植性，嵌入式操作系統(tǒng)通常采用硬件抽象層（Hardware Abstraction Layer，HAL）和BSP（Board Support Package）的底層結(jié)構(gòu)設(shè)計。HAL提供了與設(shè)備無關(guān)的特性，屏蔽了不同平臺硬件的差異，向操作系統(tǒng)的上層提供了一套統(tǒng)一的接口,BSP保證了嵌入式操作系統(tǒng)可以在新推出的微處理器硬件平臺上運(yùn)行，WINDOWS ?；赪INDOWS [8]。1) 硬件設(shè)計2) 選定BSP3) 獲取驅(qū)動程序4) 裁剪內(nèi)核5) 導(dǎo)出SDK6) 開發(fā)應(yīng)用程序WINDOWS 2000/XP操作系統(tǒng)的設(shè)計。從體系結(jié)構(gòu)上，它即具有分層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，又具有微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)[8]。1) 分層模型操作系統(tǒng)的分層模型的主要特點(diǎn)就是將操作系統(tǒng)的功能模塊按功能的調(diào)用次序分為若干層。各層之間只能單向依賴或單向調(diào)用，使功能模塊之間的調(diào)用關(guān)系更加清晰。WINDOWS 。 Internet ApplicationsMFC,ATL,COM/DCOM,.NET…COMM,GWES,STORAGE…CoreDLL,Schedule,Memory,Device…BSPs,CSPs,Drivers…硬件應(yīng)用集成層應(yīng)用開發(fā)層應(yīng)用支持庫操作系統(tǒng)層OEM適配層硬件層 Window Hierarchical Model Diagram of Window 2） 組件模型 WINDOWS 。應(yīng)用層操作系統(tǒng)層硬件層Window ce應(yīng)用程序客戶應(yīng)用程序核心核心DLL對象存儲多媒體技術(shù)GWES設(shè)備管理器通信和網(wǎng)絡(luò)OEM層OAL層引導(dǎo)程序配置文件驅(qū)動 Windows Component Model Diagram of Windows 應(yīng)用編程環(huán)境在WINDOWS ，有兩個十分關(guān)鍵的部分。一個是內(nèi)核定制，一個是應(yīng)用程序的開發(fā)。微軟提供了內(nèi)核定制工具Platform Builder和應(yīng)用程序開發(fā)工具Embedded Visual C++[8]。Platform Builder是微軟提供的嵌入式操作系統(tǒng)定制的集成開發(fā)環(huán)境。它提供了所有進(jìn)行設(shè)計、創(chuàng)建、編譯、測試和調(diào)試WINDOWS 。它運(yùn)行在桌面Windows下，開發(fā)人員可以通過交互式的環(huán)境來設(shè)計和定制內(nèi)核，選擇系統(tǒng)特性，然后進(jìn)行編譯和調(diào)試。同時，開發(fā)人員還可以利用Platform Builder來進(jìn)行驅(qū)動程序開發(fā)和應(yīng)用程序項目的開發(fā)。Platform Builder提供了以下主要開發(fā)特性[8]。1） 平臺開發(fā)向?qū)Ш虰SP開發(fā)向?qū)?） 基礎(chǔ)配置和特性目錄3） 自動依賴性檢查4） 為驅(qū)動程序開發(fā)提供基本的測試工具集WINDOWS Test Kit5） 內(nèi)核調(diào)試器6） 導(dǎo)出向?qū)Ш蛯?dǎo)出SDK向?qū)?） 遠(yuǎn)程工具和仿真器8） 應(yīng)用程序調(diào)試器9） 深刻理解WINDOWS ，并靈活運(yùn)用Platform Builder的配置文件（REG,BIB,DAT,DB）是定制適合目標(biāo)平臺的WINDOWS [8]。編寫在WINDOWS ，需要使用專門用于WINDOWS ，目前應(yīng)用最廣泛的是EVC。EVC開發(fā)和Windows下的VC開發(fā)在界面、語法和開發(fā)流程上基本是一樣的，但也有一些不同之處，EVC編程都是對特定目標(biāo)硬件的編程，運(yùn)行WINDOWS ，所以編程時首先要明確目標(biāo)硬件的特點(diǎn)和要求，比如有的嵌入式系統(tǒng)沒有顯示器，則編程中就不需要進(jìn)行顯示信息；有的嵌入式系統(tǒng)對內(nèi)存限制較大，則編程中對內(nèi)存的使用要格外注意；不同的系統(tǒng)使用不同的CPU等。有以下幾方面需要特別注意[8]。1） 內(nèi)存管理2） 電源管理3） 用戶界面EVC編程環(huán)境提供了模擬器來仿真目標(biāo)硬件進(jìn)行調(diào)試。一般EVC開發(fā)人員都是先在模擬器中將應(yīng)用程序界面設(shè)計好，然后加入對特定硬件操作的功能到實際的硬件平臺上進(jìn)行調(diào)試，這樣就加快了開發(fā)速度。由于WINDOWS ，它不支持任何16位函數(shù)，所以EVC編程是WIN32編程。WINDOWS API與WIN32 API也不完全相同。WINDOWS API中的絕大部分函數(shù)，但有些是不支持的。支持Win32 API UI，并針對典型Windows CE設(shè)備較小的顯示大小進(jìn)行了改制[9]。同時它又?jǐn)U充了一些特定的WINDOWS ，只在WINDOWS 。WINDOWS 。本地文本格式是Unicode。雖然EVC編程與VC編程有許多不同，但它依然是Windows編程。Windows下VC開發(fā)的對類、COM/ATL的使用、程序的調(diào)試方法、開發(fā)流程等編程經(jīng)驗都可應(yīng)用于EVC的編程[8]。 數(shù)碼相框方案總體設(shè)計 硬件設(shè)計本數(shù)碼相框方案采用了主控制器加外圍模塊的結(jié)構(gòu)。主控制器采用Intel PXA270處理器。圖片的顯示使用液晶屏。FLASH用于存儲定制的內(nèi)核及應(yīng)用程序。SDRAM用于操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序的運(yùn)行空間。SD卡作為圖片的存儲器。用USB藍(lán)牙適配器實現(xiàn)通過藍(lán)牙將手機(jī)的圖片傳輸?shù)綌?shù)碼相框中，并用按鍵控制應(yīng)用程序的運(yùn)行。主控制器PXA270FLASHSDRAMLCD按鍵SD卡USB藍(lán)牙適配器及U盤 硬件結(jié)構(gòu)圖 Hardware Structrue Diagram 軟件設(shè)計本方案根據(jù)對用戶需求的分析，設(shè)計了圖片顯示、顯示的動態(tài)效果、背景音樂、視頻播放以及通過藍(lán)牙傳輸圖片等功能，這些功能可以滿足用戶的基本需求。數(shù)碼相框方案顯示動態(tài)效果圖片顯示定時顯示通過藍(lán)牙傳輸圖片背景音樂 功能結(jié)構(gòu)圖 Function Structure Diagram 本方案的應(yīng)用程序采用EVC開發(fā)，沒有設(shè)計用戶界面，插入SD卡后，應(yīng)用程序讀取SD卡中的第一張圖片并顯示出來，然后通過按鍵的操作實現(xiàn)對應(yīng)用程序的控制，包括通過操作按鍵顯示下一張圖片、定時顯示下一張圖片、音頻的播放、還有動態(tài)效果的開啟等。插入SD卡并開機(jī)顯示SD卡中第一張圖片按鍵顯示下一張?顯示下一張YES定時顯示？NO定時顯示YES結(jié)束？YES音樂播放？NO顯示當(dāng)前圖片播放音樂YES結(jié)束？音樂停止NO藍(lán)牙圖片接收？NO接收圖片NOYESNOYES Flow Chart of Operation 本章小結(jié)本章主要介紹了本數(shù)碼相框方案的硬件平臺（重點(diǎn)介紹了處理器）以及軟件環(huán)境（包括操作系統(tǒng)環(huán)境以及應(yīng)用編程環(huán)境），還對本方案進(jìn)行了整體的設(shè)計，其中包括硬件的結(jié)構(gòu)框圖，軟件的功能圖以及流程圖。第4章 數(shù)碼相框方案具體實現(xiàn) 操作系統(tǒng)的定制嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺各異，處理器的種類有很多，所以嵌入式操作系統(tǒng)需要針對特定的平臺進(jìn)行定制，生成特定的內(nèi)核。WINDOWS ，生成操作系統(tǒng)內(nèi)核的步驟如下。1) 安裝XSBase270BSP包（板級支持包），BSP包包括EBOOT（bootloader）、OAL適配層、設(shè)備驅(qū)動和一些配置文件等。 安裝BSP Installation of BSP安裝完成后，將在WINCE500\PLATFORM\目錄下面生成XSBase270文件夾，并且BSP安裝在Platform Builder中的Catalog欄目中的Third Party中。 安裝BSP完成 Completion of Installing BSP2) 創(chuàng)建新的工程并選擇新安裝的BSP。 創(chuàng)建工程 Creation of Project然后根據(jù)系統(tǒng)需求添加組件，完成內(nèi)核的配置，要注意內(nèi)核的大小。3) 內(nèi)核配置完成后，就開始編譯內(nèi)核，，以便在新的平臺上運(yùn)行。 編譯選項 Options of Compiler4) 使用jflash命令燒寫Eboot。Eboot與PB有很好的兼容性[10]。用JTAG線將PC機(jī)與開發(fā)平臺連接在一起，然后運(yùn)行jflashmm pxa270 ,并用超級終端觀察Eboot的輸出信息。 燒寫Eboot Download Eboot5) 配置Eboot。如果下載的是DEBUG版本，內(nèi)核下載后會啟動，如果下載的是RELEASE版本，鏡像文件會被寫入Flash中，然后再啟動。 內(nèi)核啟動 Starting of Kernel6) 內(nèi)核鏡像下載完成后，在PC機(jī)上安裝ActiveSync，用USB線連接好PC機(jī)和目標(biāo)機(jī)，并在Windows CE操作系統(tǒng)中建立新的連接，之后就可以在PC機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間接收和傳輸文件。EVC中開發(fā)的應(yīng)用程序就可以通過USB線下載到目標(biāo)平臺并進(jìn)行調(diào)試。 通過IImage顯示圖片 COM組件組件對象模型COM是微軟公司為了使計算機(jī)工業(yè)的軟件生產(chǎn)更加符合人類的行為方式開發(fā)的一種新的軟件開發(fā)技術(shù)。在COM構(gòu)架下，人們可以開發(fā)出各種各樣的功能專一的組件，然后將它們按照需要組合起來，構(gòu)成復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)。由此可以帶來很多好處，如可以將系統(tǒng)中舊的組件用新的組件替換掉，以便隨時進(jìn)行系統(tǒng)的升級和定制、可以在多個應(yīng)用系統(tǒng)中重復(fù)利用同一個組件、可以方便的將應(yīng)用程序擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，COM與語言、平臺無關(guān)的特性使所以的開發(fā)人員均可充分的發(fā)揮自己的才智與專長編寫組件模塊等[11]。COM是開發(fā)軟件組件的一種方法。組件實際上是一些小的二進(jìn)制可執(zhí)行程序。它們可以給應(yīng)用程序，操作系統(tǒng)以及其他組件提供服務(wù)。開發(fā)自定義的COM組件就如同開發(fā)動態(tài)的，面向?qū)ο蟮腁PI。多個COM對象可以連接起來形成應(yīng)用程序或組件系統(tǒng)。并且組件可以在運(yùn)行時刻，在不被重新鏈接或編譯應(yīng)用程序的情況下被卸下或替換掉。Microsoft的許多技術(shù)，如ActiveX，DirectX以及OLE等都是基于COM而建立起來的。并且Microsoft的開發(fā)人員也大量使用COM組件來定制他們的應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)。COM所含的概念并不止是在Microsoft Windows操作系統(tǒng)下才有效。它實際上像結(jié)構(gòu)化編程及面向?qū)ο缶幊谭椒菢?，也是一種編程方法。在任何一種操作系統(tǒng)中，開發(fā)人員均可以遵循“COM方法”進(jìn)行開發(fā)，它是關(guān)于如何建立組件以及如何通過組件建立應(yīng)用程序的一個規(guī)范，說明了如何動態(tài)交替更新組件[11]。一個應(yīng)用程序通常是由單個的二進(jìn)制文件組成的。但編譯器生成應(yīng)用程序之后，在對下一個版本重新編譯并發(fā)行新生成的版本之前，應(yīng)用程序一般不會發(fā)生任何變化。操作系統(tǒng)，硬件及客戶需求的改變都必須等到整個應(yīng)用程序被重新編譯生成。目前這種狀況已經(jīng)發(fā)生變化。開發(fā)人員開始將單個的應(yīng)用程序分割成單獨(dú)多個獨(dú)立的部分，也就是組件。好處是可以隨著技術(shù)的不斷發(fā)展而用新的組件取代原有的組件。應(yīng)用程序可以逐漸完善。利用已有的組件，用戶還可以快速的建立全新的應(yīng)用。傳統(tǒng)的做法是將應(yīng)用程序分割成文件，模塊或類，然后將它們編譯并鏈接成一個單模應(yīng)用程序。它與組件建立應(yīng)用程序的過程有很大的不同。一個組件同一個微型應(yīng)用程序類似，都是已經(jīng)編譯鏈接好并可以使用的二進(jìn)制代碼，應(yīng)用程序就是由多個這樣的