1. Огляд операційної системи Windows Embedded CE 6.0
2. Установка програмного забезпечення на станцію розробки
3. Компіляція образу Windows Embedded CE 6.0
4. література

2010

В першій частині статті був представлений вбудовується комп'ютер eBox-3300 як недорога основа апаратної частини вбудованої системи. У цій статті розглянута операційна система жорсткого реального часу Windows Embedded CE 6.0, вказані її характеристики і вартість. Описано процес установки Windows Embedded CE 6.0 на комп'ютер eBox-3300. А також показано, як встановити необхідне програмне забезпечення на станцію розробки, проведена збірка образу операційної системи, описаний процес завантаження образу в цільовий комп'ютер. Висвітлено питання компонування образу під задачу створення промислового пристрою, що працює без монітора.

Огляд операційної системи Windows Embedded CE 6.0

Спроектована спеціально для розробників вбудованих продуктів, Windows Embedded CE 6.0 являє собою 32-бітну, компонентну, многозадачную, многопоточную, набір інструментів, написаний операційну систему (ОС) для компактних пристроїв [1]. Вона пройшла всі незалежні тести на приналежність до операційних систем жорсткого реального часу. Windows Embedded CE підтримує 4 типи архітектур процесорів: x86, ARM, MIPS32, SH4 (до версії CE 6.0 R2). Надалі ми будемо використовувати скорочену назву Windows CE.

ОС загального призначення, як правило, використовується на настільних комп'ютерах, не забезпечують необхідної в реальному часі реакції відповіді, вимагають великих витрат апаратних ресурсів, відповідно, пристрої з такою ОС споживають значну потужність. Windows CE не є просто модифікованою версією настільних операційних систем Windows, це зовсім інша ОС, що має свою історію розвитку. Перша версія Windows CE з'явилася в середині 1990-х як ОС реального часу для вбудованих пристроїв з меншими обсягом пам'яті і потужністю процесора, ніж у настільного комп'ютера. Ядро Windows CE може працювати всього на 32 кбайт пам'яті. З графічним інтерфейсом для роботи Windows CE знадобиться не менше 5 Мбайт.

Система Windows Embedded CE 6.0 може виконувати одночасно більше 32 000 процесів, кожен з 2 Гбайт адресного простору віртуальної пам'яті. Windows CE надає розробникам додатків набір функцій API (Application Programming Interfaces), заснований на стандартному Win32 API і доповнений спеціалізованим API для вбудованих пристроїв. Оскільки CE підтримує тільки частина Win32 API і має певну специфіку, пов'язану зі вбудованої природою операційної системи, додатки, написані для настільних версій операційної системи Windows, можуть зажадати додаткової адаптації і модифікації для запуску їх на вбудованих пристроях. Відповідно, програма для настільної Windows не виконуватиметься під управлінням Windows CE. Windows CE підтримує кілька тисяч функцій API, останні ж настільні версії Windows - до 20 000. Функції API додавалися розробниками тільки в міру необхідності, щоб розробити невеликий, але самодостатній набір. Це допомогло скоротити розмір ядра CE. Крім того, з'являється можливість, знаючи Win32 API, з легкістю перейти до програмування під Windows CE. На додаток до API система Windows CE надає підтримку багатьох відомих інтерфейсів програмування компанії Microsoft, включаючи COM, ActiveX, MFC, ATL і .NET Compact Framework.

Windows CE має крос-компілятори C / C ++ і C #, систему збирання і великий набір інструментів налагодження. Спеціальний інструмент, званий Platform Builder, який виконується в Visual Studio 2005, використовується для генерації нового ядра ОС.

Важливим критерієм для розробника є питання вартості того чи іншого програмного продукту. Що стосується Windows CE, то це комерційна ОС, і плата за її використання складається з одноразової плати за кошти розробки (на момент написання статті $ 995 [2]) і плати за кожну копію готової ОС (Runtime Licensing), яка залежить від набору включених в неї компонентів (на момент написання статті - $ 4-16 [3]).

Для порівняння наведемо вартість ліцензій інших відомих ОС реального часу. Вартість комерційної ліцензії на ОС QNX коливається від 300 до 6 тисяч доларів за одне робоче місце, в залежності від комплектації системи, кількості ліцензій та інших факторів [5]. Ліцензія ж ОС VxWorks обійдеться приблизно в $ 7500 на рік. На цьому тлі ціна за Windows CE не видається завищеною.

Однак є можливість почати розробку, не купуючи жодних ліцензій. Компанія Microsoft надає можливість безкоштовно завантажити повнофункціональну Trial-версію середовища розробки. Але як середовище розробки, так і зібрані образи Windows CE працюватимуть тільки 180 днів [4].

Установка програмного забезпечення на станцію розробки

Отже, перейдемо від теорії до практики. Для збірки нашого власного образу Windows CE нам буде потрібно станція розробки з конфігурацією не гірше наступною:

1. Комп'ютер з процесором 933 МГц і більше; 2 ГГц рекомендується.
2. Операційна система Microsoft Windows 2000, Professional SP4, або Microsoft Windows XP Professional SP2, або Windows Vista (англійська версія рекомендується).
3. ОЗУ - 512 Мбайт, 1 Гбайт рекомендується.
4. 18 Гбайт вільного місця на диску, куди буде встановлена ​​середовище розробки.
5. 1 Гбайт вільного місця на системному диску.
6. Наявність приводу DVD-ROM і монітора з роздільною здатністю не менше 1024x768.

Корисним виявиться наявність вільних Ethernet-роз'єму і COM-порту для налагодження.

Далі необхідно встановити середовище розробки. Середовищем розробки Windows CE є Platform Builder - утиліта-додаток до середовища Visual Studio 2005. Крім того, буде потрібно набір доповнень (Service Pack). Завантажити Trial-версії цих продуктів і доповнення до них можна за адресою [6]. Порядок установки наступний:

1. Visual Studio 2005.
2. Windows Embedded CE 6.0 (це і є Platform Builder).
3. Microsoft Visual Studio 2005 Team Suite Service Pack 1.
4. Visual Studio 2005 Service Pack 1 Update for Windows Vista (якщо на станції розробки встановлена ​​ОС Windows Vista).
5. Windows Embedded CE 6.0 Platform Builder Service Pack 1.
6. Windows Embedded CE 6.0 R2.
7. Windows Embedded CE 6.0 R3.
8. Windows Embedded CE 6.0 Cumulative Product Update Rollup Package (through 12/31/2009).
9. Windows Embedded CE 6.0 Monthly Update May 2010 року.

Так як Embedded CE є мульти-платформної ОС, то щоб адаптувати Windows CE під цільове пристрій, необхідно вирішити два завдання:

1. На етапі установки Platform Builder: визначитися з типом процесора цільового пристрою.
2. Після установки: забезпечити взаємодію ОС з периферією цільового пристрою (всі зовнішні по відношенню до процесора пристрою - пам'ять, COM-порти, контролери дисків і т. Д.).

Перше завдання вирішується на етапі установки Platform Builder. Буде запропоновано вибрати ті апаратні платформи, на які планується установка Windows CE (рис. 1). Що стосується доповнень (Update), то тут вибір здійснюється в процесі їх завантаження з сайту компанії Microsoft. Завантажувати слід тільки доповнення, відповідні обраної апаратній платформі (ам). У разі використання комп'ютера eB0X-3300 необхідно вибрати платформу x86 (рис. 1). Підтримку інших платформ з метою економії простору на диску встановлювати не будемо.

Мал. 1. Вибір апаратної платформи при установці Platform Builder

Друге завдання зводиться до завантаження та встановлення пакета апаратної підтримки (Board Support Package, BSP) для конкретного пристрою. BSP - це програмне забезпечення, що дозволяє ОС виконуватися на конкретній платі з процесором. Можливості цільового пристрою стають доступними в ОС, якщо вони описані в коді, що входить до складу BSP [8]. Зазвичай BSP поставляє виробник конкретного пристрою. У нашому випадку практично всі периферійні модулі eBOX-3300 містяться в системі на кристалі, РНК (System-On-Chip, SoC) Vortex86DX [7]. Виробник Vortex86DX - компанія DM & P x86 Semiconductor - надає можливість безкоштовно завантажити BSP з сайту технічної підтримки [9]. Рекомендується використовувати найостаннішу версію (на момент написання статті: Vortex86DX Windows Embedded CE 6.0 (R2 / R3) BSP Version B (2009-10-28)).

Після установки всіх компонентів рекомендується зробити дефрагментацію диска, куди проводилася установка. Це жодним чином не позначиться на функціональності, але істотно прискорить час компіляції образу Windows CE. Це далеко не другорядне питання, так як час компіляції в залежності від продуктивності станції розробки та «насиченості» образу ОС складає від 20 до 40 хвилин.

Компіляція образу Windows Embedded CE 6.0

Отже, коли все необхідне програмне забезпечення встановлено, можна приступати до створення образу операційної системи. Як було сказано вище, OC Windows CE є багатокомпонентної системою. Наявність / відсутність того чи іншого компонента позначається на функціональності кінцевого продукту, вартості ліцензії і часу завантаження цільового пристрою.

Розглянемо створення образу з мінімально необхідною функціональністю для пристрою без монітора, що працює в якості промислового комп'ютера. Комп'ютер буде обробляти інформацію від промислового датчика з інтерфейсом Ethernet і управляти контролером через інтерфейс RS-232C.

Запустивши середу розробки Visual Studio 2005, слід вибрати пункт меню File -> New -> Project, далі тип проекту - образ ОС Windows CE 6.0, як показано на рис. 2. Вводимо назву проекту, в нашому випадку нехай це буде еВОХЗЗОО. Вводимо шлях до папки образу, в нашому випадку образ ОС, і супутні файли будуть розташовуватися в D: \ WINCE600 \ eBOX3300 (рис. 2).

Мал. 2. Створення образу Windows CE 6.0. Назва проекту

Далі середовище розробки запропонує вибрати BSP зі списку встановлених. Необхідно вибрати Vortex86DX_60B, як показано на рис. 3.

Мал. 3. Створення образу Windows CE 6.0. вибір BSP

Розробники Microsoft створили кілька шаблонів, щоб полегшити вибір компонентів Windows CE 6.0 для певних застосувань. Можна вибрати шаблон для мобільного телефону, наладонних комп'ютера та ін. Для створення мінімального образу необхідно вибрати Custom Device (рис. 4).

Мал. 4. Створення образу Windows CE 6.0. Вибір шаблону способу

Мал. 6. Вибір компонентів образу через вікно Catalog Items View

Мал. 4. Створення образу Windows CE 6.0. Вибір шаблону способу

Далі «майстер» запропонує вибрати необхідні компоненти ОС, причому всі компоненти будуть за замовчуванням відключені (рис. 5).

Мал. 5. Створення образу Windows CE 6.0. Вибір компонентів образу

Після чого можна натиснути Finish, робота «майстра» буде завершена, і перейти до вибору необхідних компонентів безпосередньо з Visual Studio. Перегляд / редагування компонентів образу проводиться через вікно Catalog Items View (рис. 6). Якщо вікно Catalog Items View відсутня на екрані, вивести його можна, вибравши пункт меню View -> Other Windows -> Catalog Items View.

Мал. 6. Вибір компонентів образу через вікно Catalog Items View

Тепер потрібно задати обсяг пам'яті, в нашому випадку необхідно додати компонент Third Party -> BSP -> Vortex86DX_60B -> RAM Size -> 256MB RAM. Далі слід додати в образ підтримку мережі Ethernet, для цього необхідно додати такі компоненти:

1. Third Party -> BSP -> Vortex86DX_60B -> R6040Ethernet Driver.
2. Core OS -> CEBASE -> Networking -> Local Area Network (LAN) -> Wired Local Area Network (802.3,802.5).
3. Core OS -> CEBASE -> Networking -General -> Windows Networking API / Redirector (SMB / CIFS).
4. Core OS -> CEBASE -> Communication Services and Networking -> Servers -> FTP server.
5. Core OS -> CEBASE -> Communication Services and Networking -> Servers -> Telnet server.

Як і настільні версії Windows ОС, Windows CE зберігає інформацію про налаштування в реєстрі. Для того щоб задати мережевий IP-адреса eBOX в мережі і активувати FTP і Telnet-сервери, необхідно зробити відповідні налаштування у файлі реєстру проекту project.reg. Відкрити файл project.reg можна у вікні Solution Explorer (рис. 7). Якщо вікно Solution Explorer відсутня на екрані, вивести його можна, вибравши пункт меню View -> Solution Explorer.

Мал. 7. Розташування файлу реєстру проекту

Необхідно додати в кінець файлу project.reg наступні рядки:

; Static IP address settings

[HKEY_L0CAL_MACHINE \ Comm \ Pa \ R60401 \ Parms \ TcpIp]

"EnableDHCP" = dword: 0

"DefaultGateway" = multi_sz: "192.168.0.1"

"UseZeroBroadcast" = dword: 0

"IpAddress" = multi_sz: "192.168.0.232"

"Subnetmask" = multi_sz: "255.255.255.0"

; Telnet server enable

[HKEY_LOCAL_MACHINE \ COMM \ TELNETD] "IsEnabled" = dword: 1 "UseAuthentication" = dword: 0; FTP server endable

[HKEY_LOCAL_MACHINE \ COMM \ FTPD]

"IsEnabled" = dword: 1

"UseAuthentication" = dword: 0

"UserList" = "@ *;"

"AllowAnonymous" = dword: 1

"AllowAnonymousUpload" = dword: 1

"AllowAnonymousVroots" = dword: 1

"DefaultDir" = "\\"

Це призведе до установки мережевого адреси eBOX "192.168.0.232", маски підмережі "255.255.255.0" і активізує FTP і Telnet-сервери без аутентифікації (тобто без перевірки імені користувача і пароля). Якщо виникне необхідність підключити eBOX до Ethernet-мережі з іншого маскою або такий IP-адреса вже використовується, то IP-настройки слід відповідним чином змінити.

Далі необхідно виконати налаштування компилируемого образу. Для цього вибрати пункт меню Project-> eB0X3300Properties ... Потім пункт Configuration Properties -> General, натиснути Configuration Manager і вибрати тип збірки Release (рис. 8). Це задасть тип збірки без налагоджувальної інформації.

Мал. 8. Завдання типу збірки способу

Після чого вибрати пункт Configuration Properties -> Build Options і зняти виділення з усіх пунктів (рис. 9).

Мал. 9. Завдання опцій збірки

Такі настройки дозволять образу Windows CE виконуватися безпосередньо з диска на модулі (Disk on Module, DOM) або Compact Flash (CF) карти пам'яті, що вставляється в eBOX-3300.

Тепер, коли необхідні компоненти включені в образ і налаштування способу зроблені, можна приступати до компіляції (збірці) образу Windows CE 6.0. Для прискорення процесу складання рекомендується відключити на станції розробки антивірусний захист файлової системи. Щоб розпочати складання, необхідно вибрати пункт меню Build -> Build Solution.

Процес складання досить тривалий. По його завершенні у вікні Output має бути повідомлення про те, що помилок не виявлено (рис. 10).

Мал. 10. Успішне завершення збірки

Можна переконатися, що файл образу NK.bin отримано. Для цього необхідно переглянути вміст папки D: \ WINCE600 \ eBOX3300 \ eBOX3300 \ RelDir \ Vortex86DX_60B_x86_ Release \.

Наступне завдання - завантаження файлу образу NK.bin в цільове пристрій, тобто в комп'ютер eBOX-3300. Завантаження буде проводитися за допомогою стандартного завантажувача, що працює в середовищі MS-DOS, який називається LoadCEPC.exe. Тобто спочатку завантажується MS-DOS, потім запускається завантажувач і тільки після цього стартує Windows CE.

Файл образу NK.bin буде розташовуватися на карті пам'яті Compact Flash. У разі використання DOM або жорсткого диска нічого не змінюється, так як і DOM, і жорсткий диск, і карта пам'яті Compact Flash підключаються по одному і тому ж паралельного інтерфейсу підключення накопичувачів ATA [10].

Завантажувальний диск MS-DOS 6.22 з завантажувачем LoadCEPC.exe можна знайти в папці установки Platform Builder у вигляді образу дискети (якщо установка була проведена на диск «C:», то: C: \ WINCE600 \ PLATF0RM \ CEPC \ SRC \ BOOTLOADER \ DOS \ BOOTDISK \ DISKIMAGE \ cepcboot.144). Для того щоб скопіювати завантажувальний диск MS-DOS на карту пам'яті, зручно скористатися пристроєм для читання карт пам'яті (Card Reader), що підтримує тип карт Compact Flash, і утилітою, призначеної для створення завантажувальних flash-дисків. Автор використав утиліту FlashBoot [11].

Після запуску FlashBoot запропонує вибрати тип завантажувального диска, копію якого ми хочемо отримати (рис. 11). Необхідно вибрати DOS-based floppy disk.

Мал. 11. Вибір типу завантажувального диска

Далі FlashBoot запропонує вибрати оригінал завантажувального диска (джерело), ​​в нашому випадку це буде образ cepcboot.144 (рис. 12).

Мал. 12. Вибір оригіналу завантажувального диска

Потім буде запропоновано вибрати диск, на який буде записана копія завантажувального диска (приймач). Необхідно переконатися, що вибраний диск відповідає карті пам'яті (рис. 13).

Мал. 13. Вибір диска, куди буде записана копія

Тепер необхідно зробити настройки, як показано на рис. 14. Це забезпечить форматування диска перед записом копії.

Мал. 14. Остаточні настройки в програмі FlashBoot

Коли FlashBoot закінчить роботу, можна переглянути вміст карти пам'яті (диск H в нашому випадку) і переконатися в присутності на ньому файлів MS-DOS (рис. 15).

Мал. 15. Вміст карти пам'яті після перенесення MS-DOS 6.22 з образу дискети cepcboot.144

Далі слід замінити вміст файлу config.sys на наступне:

Device = himem.sys / testmem: off

dos = high

А вміст файлу autoexec.bat має прийняти вигляд:

@echo off

loadcepc.exe nk.bin

Після чого слід скопіювати файл образу Windows CE NK.bin на карту пам'яті.

Етап підготовки завантажувального диска Windows CE 6.0 закінчений: ми маємо накопичувач, на який записані всі файли, необхідні для запуску Windows CE на комп'ютері eB0X-3300. Переконався, що Windows CE завантажується і працює. Для цього необхідно вставити карту пам'яті Compact Flash в отвір для нього на лицьовій панелі eB0X-3300, підключити eBOX-3300 до вільного порту станції розробки за допомогою перехресного мережевого кабелю (Crossover) і підключити живлення eB0X-3300. Налаштування TCP / IP-з'єднання на станції розробки в нашому випадку повинні бути такими, як показано на рис. 16.

Мал. 16. Приклад настройки TCP / IP на станції розробки

Підключимося до eBOX-3300, використовуючи протокол Telnet. Для цього в командному рядку інтерпретатора команд Windows XP (на станції розробки) необхідно ввести наступну команду:

telnet 192.168.0.232

Тут 192.168.0.232 - IP-адреса комп'ютера eBOX-3300 в мережі.

Після чого між станцією розробки і eBOX-3300 встановиться з'єднання і на екрані з'явиться запрошення командного процесора Windows CE (рис. 17).

Мал. 17. Робота з командним процесором Windows CE через протокол Telnet

Також можна перевірити роботу FTP-сер-віра. Це можна зробити, використовуючи будь-який ftp-клієнт. Автор використав безкоштовний ftp-клієнт FileZilla [12]. Ім'я користувача необхідно задати anonymous, пароль - будь-який (рис. 18).

Мал. 18. Доступ до сховища Windows CE з допомогою протоколу ftp

Таким чином, була проведена збірка образу Windows CE для комп'ютера eBOX-3300 з мінімально необхідною функціональністю, установка і запуск Windows CE безпосередньо на eBOX-3300. Існує також можливість скачати готовий оцінний образ Windows CE з сайту технічної підтримки Vortex86DX [13]. В архіві (VDX_CE6_10020503.zip в нашому випадку) знаходиться файл образу NK.bin, який необхідно просто скопіювати на карту пам'яті CF.

Тепер, підключивши до eBOX-3300 монітор, клавіатуру, мишу і перезагрузив його, ми побачимо на моніторі звичний вигляд графічної оболонки Windows CE (рис. 19).

Мал. 19. Зовнішній вигляд графічної оболонки Windows CE

На цьом установка ОС реального часу Windows Embedded CE 6.0 на вбудований комп'ютер eBOX-3300 завершена. У наступних статтях ми плануємо описати процес створення програми під Windows CE, розповісти, як змусити завантажуватися додаток відразу після завантаження Windows CE (автозавантаження), і привести особливості роботи з COM-портами і використання бібліотеки Windows Sockets 2 в середовищі Windows CE.

На закінчення хотілося б висловити подяку Станіславу Павлову і Павлу Бєлевського, технічному директору і системному інженерові по вбудовуваним рішенням компанії «Кварта Технології», за неоціненну допомогу в освоєнні Windows CE.

література

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/Windows_CE
2. http://www.microsoft.com/windowsembedded/ en-us / products / windowsce / default.mspx
3. http://quarta.ru/embedded/products/Windows_ Embedded_CE_6.0 / buy /
4. http://www.msembedded.ru/forum/PrintPost. aspx? PostID = 10224
5. http://systemnews.com.ru/? mod = art & part = unix & id = 013
6. http://www.microsoft.com/windowsembedded/ en-us / products / windowsce / getting-started.mspx
7. Комп'ютер eBox-3300 - бюджетне рішення для вбудованих систем // Компоненти та технології. 2010. № 3.
8. http://channel9.msdn.com/wiki/CEDeveloper/ BSP /
9. http://www.dmp.com.tw/tech/vortex86dx/
10. http://ru.wikipedia.org/wiki/ATA
11. http://flashboot.ru/Files-file-4.html
12. http://filezilla.ru/
13. ftp: //[email protected]/vortex86dx/ wince / VDX_CE6_10020502.zip
14. Белевский П. В. Windows Embedded CE 6.0 R2. Практичний посібник. М .: ДМК Пресс 2009.
15. http://www.msembedded.ru/forum/ ShowForum.aspx? ForumID = 34

Завантажити статтю в форматі PDF

повідоміті про помилки