WindowsCEOAL層的結(jié)構(gòu)與開發(fā)
發(fā)布時間:2007/4/23 0:00:00 訪問次數(shù):1592
引 言
Windows CE是微軟針對嵌入式領(lǐng)域推出的一款全新的操作系統(tǒng)。之所以說它是一款全新的操作系統(tǒng),是因為盡管Windows CE的UI非常接近其它的桌面版Windows操作系統(tǒng),但是它的內(nèi)核完全是重新寫的,并不是任何一款桌面版Windows的精簡版本。 Windows CE是一種支持多種CPU架構(gòu)的操作系統(tǒng),這其中包括ARM、x86、MIPS和SHx,極大地減輕了0EM開發(fā)過程中移植操作系統(tǒng)的工作量。
操作系統(tǒng)移植包含兩個層面上的工作:一個層面是CPU級的,另一個層面是板級的。CPU級的移植通常由微軟或芯片制造商來完成;板級移植則是由OEM來完成的。0AL正是0EM完成這一系統(tǒng)移植的工作核心!
1 OAL
OAL的全稱是OEM Adaption Layer,即原始設(shè)備制造商適配層。從邏輯結(jié)構(gòu)上看,它位于操作系統(tǒng)的內(nèi)核與硬件之間,是連接系統(tǒng)與硬件的樞紐;從功能上看,OAL頗似桌面機上的BIOS,具有初始化設(shè)備、引導(dǎo)操作系統(tǒng)以及抽象硬件功能等作用。與B10S不同的是,0AL隸屬于操作系統(tǒng),是操作系統(tǒng)的一部分。從存在方式上,講OAL是一組函數(shù)的集合體,這些函數(shù)體現(xiàn)出0AL的功能,如圖1所示。
2 最小化的OAL
OAL層的首要任務(wù)是加載內(nèi)核。OAL層中為內(nèi)核的啟動作種種鋪墊的函數(shù)的集合構(gòu)成最小OAL層。我們可以由此深入0AL層,如圖2所示。
首先來看一下OS的啟動順序。
①CPU執(zhí)行引導(dǎo)向量,跳轉(zhuǎn)到硬件初始化代碼,即Startup函數(shù);
②在start up函數(shù)完成最小硬件環(huán)境初始化后跳轉(zhuǎn)到KernelStart函數(shù)(當CPU為x86架構(gòu)時為Kernel Initial-ize函數(shù)),來對內(nèi)核進行初始化;
③Kernelstart函數(shù)調(diào)用OEMInitDebugSerial完成對調(diào)試串口的初始化,調(diào)用0EMInit函數(shù)來完成硬件初始化工作以及設(shè)置時鐘、中斷,調(diào)用OEMGetExtensionDRAM函數(shù)來判斷是否還有另外一塊DRAM。
至此,內(nèi)核加載完畢。由此可見,OS啟動的重中之重是Startup函數(shù)的正確加載。
2.1 Startup
Startup階段的特點是Kernel還沒有加載起來,調(diào)試工作比較困難。StartuP函數(shù)的兩大核心任務(wù)分別是把CPU初始化到一已知狀態(tài)和調(diào)用內(nèi)核初始化函數(shù)來初始化內(nèi)核。以下是Startup函數(shù)中通常包含的內(nèi)容:
①把處理器置為監(jiān)控模式;
②禁止CPU的IRQ和FIQ輸入;
③禁止內(nèi)存管理單元MMU和指令、數(shù)據(jù)Cache;
④刷新指令和數(shù)據(jù)Cache、TLB、清空寫buffr;
⑤確定啟動的原因一hard reset,wake from sleep,
GPIO reset,Watchdog reset,eboot handoff;
⑥根據(jù)目標板需要配置GPIO,比如連接LED的GPIO;
⑦配置內(nèi)存管理器,設(shè)置刷新頻率,使能時鐘;
⑧配置中斷控制器;
⑨初始化實時時鐘(RTC)為0,使能實時時鐘;
⑩設(shè)置電源管理寄存器;
⑾打開所有板級時鐘和片內(nèi)外部時鐘;
⑿取得OEMAddressTable的物理基地址并把它存在r0中;
⒀跳轉(zhuǎn)到KernelStart。
Bootloader和OAL中均包含Startup函數(shù)。它的功能大致相同,都是要初始化最小硬件環(huán)境。Bootloader是在為自己的執(zhí)行準備硬件環(huán)境,OAL則是為kernel的執(zhí)行準備硬件環(huán)境。由于這兩種硬件環(huán)境要求基本相同,所以它們的代碼也有很大部分可以相互借鑒。但應(yīng)該明白,Bootloader與OAL在物理上是獨立的,它們并不是同一段代碼。而且,如果可以確定這一硬件部分Bootloader已經(jīng)初始化過,則在OAL中不必重復(fù)。當然,前提是每次加載都要經(jīng)過Bootloader這一環(huán)節(jié)。最典型的例子就是x86 OAL中的Startup,見例程:
Naked_Startup()
{_asm
{
cli
jmp KernelInitialize
}
}
S t a r t u P執(zhí)行完畢后,跳轉(zhuǎn)至K e r n e 1 S t a r t/Kemellnitialize(x86下)。
2.2 Kernel Start
Kernel Start主要完成內(nèi)核的最小初始化并且通過調(diào)用OEMInit函數(shù)來完成板級硬件初始化。以下是ARM內(nèi)核初始化過程:
① 初始化一級頁表;
②使能MMU和cache;
引 言
Windows CE是微軟針對嵌入式領(lǐng)域推出的一款全新的操作系統(tǒng)。之所以說它是一款全新的操作系統(tǒng),是因為盡管Windows CE的UI非常接近其它的桌面版Windows操作系統(tǒng),但是它的內(nèi)核完全是重新寫的,并不是任何一款桌面版Windows的精簡版本。 Windows CE是一種支持多種CPU架構(gòu)的操作系統(tǒng),這其中包括ARM、x86、MIPS和SHx,極大地減輕了0EM開發(fā)過程中移植操作系統(tǒng)的工作量。
操作系統(tǒng)移植包含兩個層面上的工作:一個層面是CPU級的,另一個層面是板級的。CPU級的移植通常由微軟或芯片制造商來完成;板級移植則是由OEM來完成的。0AL正是0EM完成這一系統(tǒng)移植的工作核心!
1 OAL
OAL的全稱是OEM Adaption Layer,即原始設(shè)備制造商適配層。從邏輯結(jié)構(gòu)上看,它位于操作系統(tǒng)的內(nèi)核與硬件之間,是連接系統(tǒng)與硬件的樞紐;從功能上看,OAL頗似桌面機上的BIOS,具有初始化設(shè)備、引導(dǎo)操作系統(tǒng)以及抽象硬件功能等作用。與B10S不同的是,0AL隸屬于操作系統(tǒng),是操作系統(tǒng)的一部分。從存在方式上,講OAL是一組函數(shù)的集合體,這些函數(shù)體現(xiàn)出0AL的功能,如圖1所示。
2 最小化的OAL
OAL層的首要任務(wù)是加載內(nèi)核。OAL層中為內(nèi)核的啟動作種種鋪墊的函數(shù)的集合構(gòu)成最小OAL層。我們可以由此深入0AL層,如圖2所示。
首先來看一下OS的啟動順序。
①CPU執(zhí)行引導(dǎo)向量,跳轉(zhuǎn)到硬件初始化代碼,即Startup函數(shù);
②在start up函數(shù)完成最小硬件環(huán)境初始化后跳轉(zhuǎn)到KernelStart函數(shù)(當CPU為x86架構(gòu)時為Kernel Initial-ize函數(shù)),來對內(nèi)核進行初始化;
③Kernelstart函數(shù)調(diào)用OEMInitDebugSerial完成對調(diào)試串口的初始化,調(diào)用0EMInit函數(shù)來完成硬件初始化工作以及設(shè)置時鐘、中斷,調(diào)用OEMGetExtensionDRAM函數(shù)來判斷是否還有另外一塊DRAM。
至此,內(nèi)核加載完畢。由此可見,OS啟動的重中之重是Startup函數(shù)的正確加載。
2.1 Startup
Startup階段的特點是Kernel還沒有加載起來,調(diào)試工作比較困難。StartuP函數(shù)的兩大核心任務(wù)分別是把CPU初始化到一已知狀態(tài)和調(diào)用內(nèi)核初始化函數(shù)來初始化內(nèi)核。以下是Startup函數(shù)中通常包含的內(nèi)容:
①把處理器置為監(jiān)控模式;
②禁止CPU的IRQ和FIQ輸入;
③禁止內(nèi)存管理單元MMU和指令、數(shù)據(jù)Cache;
④刷新指令和數(shù)據(jù)Cache、TLB、清空寫buffr;
⑤確定啟動的原因一hard reset,wake from sleep,
GPIO reset,Watchdog reset,eboot handoff;
⑥根據(jù)目標板需要配置GPIO,比如連接LED的GPIO;
⑦配置內(nèi)存管理器,設(shè)置刷新頻率,使能時鐘;
⑧配置中斷控制器;
⑨初始化實時時鐘(RTC)為0,使能實時時鐘;
⑩設(shè)置電源管理寄存器;
⑾打開所有板級時鐘和片內(nèi)外部時鐘;
⑿取得OEMAddressTable的物理基地址并把它存在r0中;
⒀跳轉(zhuǎn)到KernelStart。
Bootloader和OAL中均包含Startup函數(shù)。它的功能大致相同,都是要初始化最小硬件環(huán)境。Bootloader是在為自己的執(zhí)行準備硬件環(huán)境,OAL則是為kernel的執(zhí)行準備硬件環(huán)境。由于這兩種硬件環(huán)境要求基本相同,所以它們的代碼也有很大部分可以相互借鑒。但應(yīng)該明白,Bootloader與OAL在物理上是獨立的,它們并不是同一段代碼。而且,如果可以確定這一硬件部分Bootloader已經(jīng)初始化過,則在OAL中不必重復(fù)。當然,前提是每次加載都要經(jīng)過Bootloader這一環(huán)節(jié)。最典型的例子就是x86 OAL中的Startup,見例程:
Naked_Startup()
{_asm
{
cli
jmp KernelInitialize
}
}
S t a r t u P執(zhí)行完畢后,跳轉(zhuǎn)至K e r n e 1 S t a r t/Kemellnitialize(x86下)。
2.2 Kernel Start
Kernel Start主要完成內(nèi)核的最小初始化并且通過調(diào)用OEMInit函數(shù)來完成板級硬件初始化。以下是ARM內(nèi)核初始化過程:
① 初始化一級頁表;
②使能MMU和cache;
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