Windows CE操作系统BSP开发笔记

【原创】Windows CE操作系统BSP开发

——————BootLoader开发OAL开发

2011-11-29

0 概述

BSP：介于主板硬件和操作系统之间的一层软件系统

把操作系统与硬件交互的接口抽象抽取出来，再作为单独的一层函数，操作系统需要访问底层硬件的时候（例如初始化硬件、关中断等），不再直接访问硬件，而是调用抽象出来的这一层函数完成操作。

有了BSP层的抽象之后，操作系统内核的代码就可以做到只与CPU体系结构相关，而与具体的硬件无关了。对于不同的CPU体系结构，操作系统仍然需要提供编译好的二进制代码或在该CPU下可编译的源代码。因此，在内核中如果要使用汇编语句，对不同的CPU都要编写一份，所以操作系统代码大多数都是用C/C++实现的。

BSP与特定的嵌入式操作系统相关。BSP对应的是某块具体的开发板/产品板，而不是某款CPU，也不是某类CPU 体系架构。因此，BSP 与开发板一一对应。

概念：芯片支持包，CSP

OAL 层：负责Windows CE 内核与硬件通讯。当引导程序引导操作系统结束后，由OAL层负责硬件平台初始化、中断服务例程、实时钟、计时器、内核调试、开关中断和内核性能监测等工作。OAL的代码在物理上是内核的一部分，最终经过编译链接，OAL会成为内核的一部分。

引导程序（Boot Loader）：在硬件开发板上执行的一段代码，它的主要功能是初始化硬件、加载操作系统映像到内存，然后跳转到操作系统代码去执行。

配置文件：一些包含配置信息的文本文件。这些配置信息通常与操作系统映像或源代码有关。例如告诉编译系统如何编译某些源代码，或告诉编译系统如何配置最终的操作系统映像文件。.BIB、.DB、.REG 和.DAT四类平台初始化文件：用来告诉MakeImage工具如何生成操作系统

映像；Sources和DIRS文件：告诉构建系统如何构建代码；CEC文件：这样BSP可以与Platform Builder集成。

设备驱动程序：

Q：当最终的产品中不包含boot loader时，操作系统是如何启动的？

A：开机就执行OAL代码，然后启动操作系统。

发布BSP的目的是把BSP打包成安装文件，以方便第三方软件开发商使用。一般而言，可以把BSP打包成.MSI安装文件。

1 BootLoader开发

Boot Loader通常位于目标设备上的非易失存储设备中（例如Flash、ROM），并且在系统加电或重置的时候自动执行。

可以通过JTAG或串口烧写工具把Boot Loader烧写到目标设备上。绝大多数Boot Loader都会从开发机下载映像到目标机然后执行。与使用JTAG烧写映像到目标机相比，这样做在开发过程中可以方便的更新目标机上的映像，缩短“修改/构建/下载/调试”的开发周期，以节省开发时间。而之所以选用以太网，主要考虑是它的速度比较快。

图Boot Loader的执行顺序

总体而言，Windows CE的Boot Loader有三大功能：

◆初始化目标硬件设备：包括初始化内存、中断控制器、时钟和MMU等

◆控制启动过程：提供一个简单的菜单与用户交互

◆下载并执行操作系统

Boot Loader组成

BLCommon库：实现通用的Boot Loader框架，其功能包括：把Boot Loader搬到RAM里以获得更快的访问速度、解析以及解包.BIN文件的格式、检验校验和以及跟踪加载进度。BLCommon库还会调用OEM代码来处理硬件初始化等操作。在Boot Loader的代码中，开发者可以直接链接blcommon.lib 来使用BLCommon库中的功能。

OEM代码：以OEM开头的一些函数，需要开发人员实现。

EBoot库：实现DHCP、TFTP和UDP网络服务。在Boot Loader的代码中，开发者可以直接链接eboot.lib来使用EBoot库中的功能。Windows CE使用TFTP协议进行下载，EBoot库的目的是简化和封装复杂的网络操作。

Boot Loader中有两类设备经常被用到：以太网卡——下载操作系统映像；Flash——用来存储Boot Loader和下载的操作系统映像。因此Boot Loader针对这两类硬件设备也抽象出了统一的接口，也可以被称作驱动程序，分别是EthDbg 驱动和FMD 驱动。

注：TFTP是一个简单的文件传输协议，EBoot使用它来下载操作系统映像；TFTP是基于UDP协议的。DHCP 是从服务器动态获得IP地址的协议；如果网段内有DHCP 服务器，EBoot可以用DHCP 动态获得IP地址。Boot Loader的工作流程和原理

Boot Loader的实现

必须和可选实现的OEM函数

必须实现的与串口调试相关的函数

配置和编译Boot Loader

1，编译源代码

Boot Loader的源代码由C语言代码和汇编语言代码组成。编译这些代码都可以在Windows CE的构建系统下完成。因此对于要构建的代码，首先需要编写SOURCES和DIRS文件。2，配置Boot Loader

配置文件须包含目标设备上的内存分配信息，其次要包含ROM的一些信息如起始位置、宽度等，最后还要包含需要打包的文件列表。Boot.lib文件用来配置Boot Loader。

3，打包

打包Boot Loader的工具与打包OS的工具是一样的，都是RomImage.exe。此工具只接受一个BIB文件为参数。SOURCES文件的最后一行定义了BootImage附加操作，构建系统在所有编译链接完成后自动调用此操作。BootImage操作定义在EBoot目录的Makefile.inc文件中：使用RomImage.exe工具打包EBoot代码，将生成的文件（可能的格式有NB0、BIN和SRE）复制到Release目录。

4，最终，根据不同目标设备的烧写方式不同，选择一个适用于自己目标设备的映像，烧写进内置的Flash中，就可以在目标设备上运行Boot Loader了。