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WindowsCEOAL層的結構與開發

發布時間:2007/4/23 0:00:00 訪問次數:1583

引 言 
    Windows CE是微軟針對嵌入式領域推出的一款全新的操作系統。之所以說它是一款全新的操作系統,是因為盡管Windows CE的UI非常接近其它的桌面版Windows操作系統,但是它的內核完全是重新寫的,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架構的操作系統,這其中包括ARM、x86、MIPS和SHx,極大地減輕了0EM開發過程中移植操作系統的工作量。
    操作系統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完成這一系統移植的工作核心!

1 OAL 
    OAL的全稱是OEM Adaption Layer,即原始設備制造商適配層。從邏輯結構上看,它位于操作系統的內核與硬件之間,是連接系統與硬件的樞紐;從功能上看,OAL頗似桌面機上的BIOS,具有初始化設備、引導操作系統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,是操作系統的一部分。從存在方式上,講OAL是一組函數的集合體,這些函數體現出0AL的功能,如圖1所示。

 


2 最小化的OAL 
    OAL層的首要任務是加載內核。OAL層中為內核的啟動作種種鋪墊的函數的集合構成最小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執行引導向量,跳轉到硬件初始化代碼,即Startup函數; 
    ②在start up函數完成最小硬件環境初始化后跳轉到KernelStart函數(當CPU為x86架構時為Kernel Initial-ize函數),來對內核進行初始化; 
    ③Kernelstart函數調用OEMInitDebugSerial完成對調試串口的初始化,調用0EMInit函數來完成硬件初始化工作以及設置時鐘、中斷,調用OEMGetExtensionDRAM函數來判斷是否還有另外一塊DRAM。 
    至此,內核加載完畢。由此可見,OS啟動的重中之重是Startup函數的正確加載。
2.1 Startup 
   
Startup階段的特點是Kernel還沒有加載起來,調試工作比較困難。StartuP函數的兩大核心任務分別是把CPU初始化到一已知狀態和調用內核初始化函數來初始化內核。以下是Startup函數中通常包含的內容: 
    ①把處理器置為監控模式; 
    ②禁止CPU的IRQ和FIQ輸入; 
    ③禁止內存管理單元MMU和指令、數據Cache; 
    ④刷新指令和數據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根據目標板需要配置GPIO,比如連接LED的GPIO; 
    ⑦配置內存管理器,設置刷新頻率,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設置電源管理寄存器;
    ⑾打開所有板級時鐘和片內外部時鐘;
    ⑿取得OEMAddressTable的物理基地址并把它存在r0中; 
    ⒀跳轉到KernelStart。 
    Bootloader和OAL中均包含Startup函數。它的功能大致相同,都是要初始化最小硬件環境。Bootloader是在為自己的執行準備硬件環境,OAL則是為kernel的執行準備硬件環境。由于這兩種硬件環境要求基本相同,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已經初始化過,則在OAL中不必重復。當然,前提是每次加載都要經過Bootloader這一環節。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執行完畢后,跳轉至K e r n e 1 S t a r t/Kemellnitialize(x86下)。
2.2 Kernel Start 
    Kernel Start主要完成內核的最小初始化并且通過調用OEMInit函數來完成板級硬件初始化。以下是ARM內核初始化過程: 
    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域推出的一款全新的操作系統。之所以說它是一款全新的操作系統,是因為盡管Windows CE的UI非常接近其它的桌面版Windows操作系統,但是它的內核完全是重新寫的,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架構的操作系統,這其中包括ARM、x86、MIPS和SHx,極大地減輕了0EM開發過程中移植操作系統的工作量。
    操作系統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完成這一系統移植的工作核心!

1 OAL 
    OAL的全稱是OEM Adaption Layer,即原始設備制造商適配層。從邏輯結構上看,它位于操作系統的內核與硬件之間,是連接系統與硬件的樞紐;從功能上看,OAL頗似桌面機上的BIOS,具有初始化設備、引導操作系統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,是操作系統的一部分。從存在方式上,講OAL是一組函數的集合體,這些函數體現出0AL的功能,如圖1所示。

 


2 最小化的OAL 
    OAL層的首要任務是加載內核。OAL層中為內核的啟動作種種鋪墊的函數的集合構成最小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執行引導向量,跳轉到硬件初始化代碼,即Startup函數; 
    ②在start up函數完成最小硬件環境初始化后跳轉到KernelStart函數(當CPU為x86架構時為Kernel Initial-ize函數),來對內核進行初始化; 
    ③Kernelstart函數調用OEMInitDebugSerial完成對調試串口的初始化,調用0EMInit函數來完成硬件初始化工作以及設置時鐘、中斷,調用OEMGetExtensionDRAM函數來判斷是否還有另外一塊DRAM。 
    至此,內核加載完畢。由此可見,OS啟動的重中之重是Startup函數的正確加載。
2.1 Startup 
   
Startup階段的特點是Kernel還沒有加載起來,調試工作比較困難。StartuP函數的兩大核心任務分別是把CPU初始化到一已知狀態和調用內核初始化函數來初始化內核。以下是Startup函數中通常包含的內容: 
    ①把處理器置為監控模式; 
    ②禁止CPU的IRQ和FIQ輸入; 
    ③禁止內存管理單元MMU和指令、數據Cache; 
    ④刷新指令和數據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根據目標板需要配置GPIO,比如連接LED的GPIO; 
    ⑦配置內存管理器,設置刷新頻率,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設置電源管理寄存器;
    ⑾打開所有板級時鐘和片內外部時鐘;
    ⑿取得OEMAddressTable的物理基地址并把它存在r0中; 
    ⒀跳轉到KernelStart。 
    Bootloader和OAL中均包含Startup函數。它的功能大致相同,都是要初始化最小硬件環境。Bootloader是在為自己的執行準備硬件環境,OAL則是為kernel的執行準備硬件環境。由于這兩種硬件環境要求基本相同,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已經初始化過,則在OAL中不必重復。當然,前提是每次加載都要經過Bootloader這一環節。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執行完畢后,跳轉至K e r n e 1 S t a r t/Kemellnitialize(x86下)。
2.2 Kernel Start 
    Kernel Start主要完成內核的最小初始化并且通過調用OEMInit函數來完成板級硬件初始化。以下是ARM內核初始化過程: 
    ① 初始化一級頁表; 
    ②使能MMU和cache;

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