嵌入式操作係統是支持嵌入式係統應用的操作係統軟件，它是嵌入式係統極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關的底層驅動軟件
、係統內核、設備驅動接口、通信協議、圖形界麵
、標準化瀏覽器等。與通用操作係統相比較，嵌入式操作係統在係統實時高效性
、硬件的依賴性、軟件固態化以及應用的專用性等方麵具有較為突出的特點。嵌入式操作係統的出現,大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)開(kai)發(fa)的(de)效(xiao)率(lv)，在(zai)嵌(qian)入(ru)式(shi)操(cao)作(zuo)係(xi)統(tong)之(zhi)上(shang)開(kai)發(fa)嵌(qian)入(ru)係(xi)統(tong)將(jiang)減(jian)少(shao)係(xi)統(tong)開(kai)發(fa)的(de)工(gong)作(zuo)量(liang)，增(zeng)強(qiang)嵌(qian)入(ru)式(shi)應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)的(de)可(ke)移(yi)植(zhi)性(xing)，使(shi)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)的(de)開(kai)發(fa)方(fang)法(fa)更(geng)具(ju)科(ke)學(xue)性(xing)。近(jin)年(nian)來(lai)
，隨(sui)著(zhe)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)進(jin)步(bu)，嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)開(kai)發(fa)己(ji)成(cheng)為(wei)熱(re)點(dian)，

        Windows CE 是Microsoft 公司專門針對嵌入式產品領域開發的嵌入式操作係統,該係統是一種緊湊
、高效、可伸縮的32 位的操作係統,主要麵向各種嵌入式係統和產品。它所具有的多線程、多任務、完wan全quan搶qiang占zhan式shi的de特te點dian是shi專zhuan為wei各ge種zhong有you很hen嚴yan格ge資zi源yuan限xian製zhi的de硬ying件jian係xi統tong所suo設she計ji的de。它ta的de模mo塊kuai化hua設she計ji使shi嵌qian入ru式shi係xi統tong和he應ying用yong程cheng序xu開kai發fa者zhe能neng夠gou方fang便bian地di加jia以yi定ding製zhi以yi適shi應ying一yi係xi列lie產chan品pin，例li如ru:消費類電子設備
、專用工業控製器和嵌入式通信設備等的需要[1]。

        Windows CE最大的好處在於界麵的通用性

，用戶容易接收；同時
，可以將Windows通用操作係統下的應用程序移植到嵌入式應用係統中。關於Windows CE的研究文獻有許多，但是缺少從構建平台到網絡應用的係統分析，本文從網絡應用出發，深入研究Windows CE下如何實現TCP/IP協議，這對嵌入式網絡應用很有意義。

        1 基於Windows CE的嵌入式係統的結構[2][3]

        要進行嵌入式係統的應用開發，必須先建立一個開發平台。一個基於Windows CE 的平台由Windows CE 操作係統核組件、OEM 適配層（OEM Adaptation Layer ,OAL） 和設備驅動程序以及組成係統的硬件設備組成，圖1為基於Windows CE平台的層次結構。

        從圖1 中可以看出
，一個基於Windows CE 的嵌入式係統可分為四個層次，從底層到上層分別是硬件層
、OEM層、操作係統層和應用程序層。

圖1 基於Windows CE的目標平台及其組件

        硬件層是係統的硬件，包括微處理器和各種周邊設備。OEM層是一個硬件抽象層，它提供了硬件和操作係統之間的接口，操作係統要訪問具體的硬件就可以通過OEM層提供的API 進行訪問，而不必直接與硬件打交道。操作係統層中有Windows CE 的(de)組(zu)件(jian)，用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)自(zi)己(ji)的(de)係(xi)統(tong)的(de)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)定(ding)製(zhi)，選(xuan)擇(ze)需(xu)要(yao)的(de)組(zu)件(jian)，去(qu)掉(diao)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)組(zu)件(jian)，這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)減(jian)小(xiao)內(nei)存(cun)需(xu)求(qiu)，使(shi)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)達(da)到(dao)最(zui)佳(jia)。應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)層(ceng)是(shi)用(yong)戶(hu)為(wei)特(te)定(ding)的(de)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)開(kai)發(fa)的(de)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)。

        在操作係統層中，設備管理器提供對可安裝設備的支持，允許在係統中安裝諸如PC 卡存儲器和調製解調器之類的設備已擴充功能
，內核提供最基本的操作係統功能
，例如進程調度
、內存管理、進程通信等。圖形
、窗口事件處理模塊將用戶的擊鍵、鼠標移動和控件選擇轉換為消息，傳送給應用程序和操作係統來處理用戶的輸入。對象存儲
、文件係統、數據庫和注理用戶的輸入。對象存儲、文件係統、數據庫和注冊表提供存儲數據的能力。附加技術模塊指由CE操作係統提供的一些可選擇的專用功能模塊，如Java語言支持模塊
、手寫體輸入識別模塊等。用戶界麵模塊為係統提供一個與PC 電腦上的視窗操作係統類似的圖形化操作界麵。對係統設計者而言,需要自行開發的是應用程序和直接與硬件有關的部分
，包括硬件係統本身、OAL 
、設備驅動程序。其中，OAL 是指建立在硬件設備與係統內核之間的一層代碼，主要任務是為內核管理具體的硬件設備時鍾、中斷和實施電源管理提供支持。設備驅動程序負責支持操作係統對目標硬件的訪問。OAL 和驅動程序都要針對具體的硬件設備編寫。

        一般硬件設備製造商會為設備提供驅動軟件支持，如果有專門為CE xitongbianxiedequdongchengxu
，zhixujiangqijiarudaocaozuoxitongdexiangyingmokuaizhongjiukeyongle。ruguomeiyou，zeyinggenjuchangshangtigongdequdongchengxukaifabaobianxie。tongchangzhexiekaifabaozongyijingbaohanlewanchenggezhongyingjiancaozuodebiaozhundaima
，kaifazhedegongzuozhishijiangqiyuxiangyingdeCE 係統API函數對應起來。在CE 係統中，所有涉及硬件的操作都通過調用相應的API 接口函數來完成，而OAL 和驅動程序就是要為這些API 函數提供支持，將其翻譯為直接對目標硬件進行底層操作。通過這種方式，CE 係統將應用程序與具體的硬件設備進行了隔離,應用程序隻需調用API hanshujiukeyishixianduiyingjiandefangwen。zheyang
，chengxuyuanzaikaifayingyongchengxushijiumeiyoubiyaobianxierenhezhijiezhenduiyingjiandedaima，yincibubikaolvjutideyingjiantexing，eryingyongchengxuyejuyoulebuyilaiyujutiyingjianshebeidedulixing。

        2 Windows CE 中的網絡通信協議

        Windows CE的網絡通信基於一個按層組織的網絡堆棧[1 ] （network stack） 
，如圖2所示。網絡堆棧實際上是Windows CE 的一個組件

，它絡堆棧實際上是Windows CE 的de一yi個ge組zu件jian
，它ta負fu責ze對dui網wang絡luo中zhong的de數shu據ju傳chuan輸shu進jin行xing處chu理li，將jiang來lai自zi於yu應ying用yong程cheng序xu的de數shu據ju分fen解jie成cheng若ruo幹gan小xiao段duan，並bing為wei每mei小xiao段duan加jia上shang相xiang關guan地di址zhi和he段duan的de分fen割ge信xin息xi
，組zu成cheng可ke以yi存cun貯zhu轉zhuan發fa的de信xin息xi包bao（packets） ，信息包中的地址確保數據達到最終的目的端點。訪問網絡堆棧有如下三種方式:第一種是WinSock端口套接字方式。這是一個中間層的傳輸接口協議，WinSock 負責對建立的信息包的所有頭信息細節進行處理
， 但可以不管其數據格式。Windows CE 的網絡通信都直接或間接地使用WinSock。采用IrDA 協議實現基於紅外線套接字的客戶/ 服務器網絡通信是Windows CE平台的一個特色。第二種為WinInet API 方式。WinInet API是微軟公司基於Win32 平台的互聯網函數接口。Windows CE 的WinInet API 對其進行了某些限製或擴展，它提供的高級數據協議除了常見的超文本傳輸協議HTTP 和文件傳輸協議FTP 外，還提供了對SSL的支持。API 方式避免了直接使用WinSock 訪問網絡的操作，簡化了網絡編程。第三種為CIFS 重定位器方式。Windows CE 通過對遠程訪問服務RAS 客戶的支持，允許基於Windows CE的設備與遠程主機建立連接。

        3 Windows CE 中網絡通信協議使用實例

        3.1 HTTP

        Windows CE提供了一個開發Internet 客戶應用程序的工具集WinInet，與使用Socket 建立網絡連接的方法相比，它簡化了訪問互聯網絡的操作細節。利用WinInet可連接到遠程站點
，訪問HTML 頁麵
，通過FTP 上傳
、下載文件或獲取文件目錄清單等。WinInet 的Windows CE版本類似於桌麵平台上的WinInet ，但有兩個重要的區別：一是在Windows CE 中，大多數callback 函數以同步方式處理，隻有InternetReadFile和InternetQueryDataAvailable 具有同步和異步兩種操作方式
；二是Windows CE 默認支持Unicode 碼


，所有WinInet 函數都要求寬字符變量[4]。

        通過WinInet 實現網絡通信最常見的例子是利用HTTP 協議訪問Internet 站點上的HTTP 頁麵。其處理過程與桌麵平台上的情況一致：

        1） 調用InternetOpen
，獲取Internet 句柄
； 
        2） 調用InternetConnect 

，為給定站點建立一個會話句柄
； 
        3） 調用HttpOpenRequest ，打開一個HTTP 請求句柄； 
        4） 調用HttpSendRequest ，發送一個指定的請求到HTTP 服務器； 
        5） 調用InternetReadFile ，從被HttpOpenRequest 所打開的句柄中讀數，下載信息； 
        6） 調用InternetCloseHandle ，關閉Internet 句柄。

        3.2 遠程訪問服務RAS

        RAS 是一個用於連接遠端設備的基於軟件的多協議路由器，也稱為RAS 客戶，對於桌麵主機
，則稱為RAS 服務器。RAS 應用程序常在設備端上執行，並通過PPP/ SLIP 與服務器連接。WindowsCE對RAS 客戶提供了支持。盡管有許多標準的Win32 RAS 函數，但這裏僅允許通過串行電纜或撥號Modem 建立點對點的連接。在Windows CE 環境下
，RAS 電話簿項目中包含有建立RAS 連接的必要信息
，Windows CE 將其存貯在注冊表中。RAS 電話簿信息包括:撥打的電話號碼（含國家和地區代碼） 、當前連接的IP 地址、網絡協議、用於建立連接的設備類型。用RAS 建立連接的步驟如下[4]：

        1）確定呼叫的電話號碼
；如果該號碼不在電話簿中， 則需要調用RasEnumEntries 函數查找。

        2）RasDial 建立連接；

        DWORD RasDial （LPCTSTR lpszPhonebook ， 
        / / 電話簿文件的路徑和文件名指針 
        DWORD dwNotifierType ， 
        / / RasDial 事件的句柄類型 
        LPVOID lpvNotifier 
， 
        / / RasDial 事件的句柄 
        LPHRASCONN lphRasConn 
        / / 指向連接句柄類型變量） ；該函數的參數設置與桌麵平台上的設置不同

，要求將lpszPhonebook 設置為NULL ，dwNotifierType 設置為0xFFFFFFFF。

        3）當會話結束時,用RasHangUp 終止連接。

DWORD RasHangUp （ HRASCONN hrasconn ） ；

        3.3 WAP應用

        通常，Web Server需要在目標機中置入文件係統，但是

，嵌入式係統往往會麵臨有限的存儲資源問題，文件係統會增加係統負擔。Windows CE的Web Server設計了一個Web頁的格式編輯器，可以將Java，GIF，JPEG，PDF，TIFF，HTML，ASCII轉換成標準C源文件
，可以與其他的應用程序鏈接，Web Server就在一個虛擬的文件係統下訪問這些文件。

        在開發移動通信產品時候，需要用WAP協議，Windows CE提供了一個WAP的解決方案，開發起來非常方便。該協議棧可以支持任何標準的無線協議
，包括GSM

、UDP
、GPRS等

，協議棧包括WAE、WSP、WTP
、WTLS、WDP等[3]。見圖3。

圖3 WAP應用

        此外，Windows CE還支持藍牙協議、RFCOMM協議、SDP協議、L2CAP協議等。

        4 基於Windows CE嵌入式平台創建

        在硬件設計成功後
，就需要創建一個基於Windows CE 的嵌入式平台，有了平台，用戶就可以利用Windows CE 的開發工具在該平台上進行應用程序的開發。為了創建一個基於Windows CE 的平台
，首先需要選擇一個Windows CE OS 配置，安裝或創建一個OAL 和設備驅動程序，創建一個基於用戶配置的OS映像文件
，並開發一個將映像文件傳輸到目標設備的引導程序[1][2][3]。

        首先
，選擇一個Windows CE OS 配置，然後加入一個OAL 和設備驅動程序。可以創建自己的OAL ，使用一個預先配置好的BSP（Board Support Package）或者創建自己的BSP。一個BSP 包含一個OAL 、設備驅動程序和定製的硬件缺省的組件列表。

        Windows CE Platform Builder3. 0 中包含有CEPC （CE-base PC） 的BSP 和HitachiD9000 硬件開發平台（ODO） ，係統開發者也可以根據需要開發自己的BSP 或者利用第三方開發好的BSP。

        5 結束語

        在嵌入式係統中

，網絡通信應用越來越廣泛。選擇一個合適的實時操作係統是開發嵌入式係統的關鍵。本文研究了Windows CE在網絡通信方麵的開發工作
，今後還有許多問題值得研究，包括在基於ARM的嵌入式應用中如何移植Windows CE中的應用程序
，Windows CE的調試工具如何和DSP、MUC的調試工具配合使用等。