付林林:
2001年計算機專業畢業。從畢業起一直從事軟件開發工作。目前從事 Windows CE 下操作系統內核定制和應用程序開發。在實際工作中積累了CE下開發的一些經驗。希望和 CE 下開發者交流、探討,更希望你們能不吝賜教。我的EMail:windowsce@tom.com
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正文
正如CE的幫助文檔所言,創建OAL是一個非常復雜的任務,而通常的辦法是復制原有的相同平臺的OAL代碼,然后修改來適應平臺的特殊要求。也就是說對于沒有特殊要求的平臺,復制原有相同平臺的OAL代碼就足夠了。由于OAL的復雜性在這篇文章中我只講解常用的部分。
一、實現ISR 1. ISR的概念
ISR(interrupt service routine)是處理IRQs(interrupt request line)的程序。Windows CE用一個ISR來處理所有的IRQ請求。當一個中斷發生時,內核的異常處理程序先調用內核ISR,內核ISR禁用所有具有相同優先級和較低優先級的中斷,然后調用已經注冊的OAL ISR程序,一般ISR有下列特征:
1) 執行最小的中斷處理,最小的中斷處理指能夠檢驗、答復產生中斷的硬件,而把更多的處理工作留給IST(interrupt service thread)。
2) 當ISR完成時返回中斷ID(中斷ID大部分是預定義的)。
2. X86平臺的ISR結構
X86平臺的ISR保存在%_WINCEROOT%\PUBLIC\COMMON\OAK\CSP\I486\OAL\fwpc.c中,函數名為PeRPISR。下面分析一下此函數的主要代碼:
ULONG PeRPISR(void) { ULONG ulRet = SYSINTR_NOP; ///返回值,既中斷ID(以SYSINTR_為前綴) UCHAR ucCurrentInterrupt; ///當前中斷號 if (fIntrTime) ////// fIntrTime 用于測試SR和IST的延時時間,測試工具為ILTiming.exe。 ...... ucCurrentInterrupt = PICGetCurrentInterrupt(); ////返回當前中斷IRQ if (ucCurrentInterrupt == INTR_TIMER0) ///IRQ0,IRQ0為系統時鐘(system tick)中斷,具體見“二、實現系統時鐘” ...... if (dwRebootAddress) ////是否需要重啟動 RebootHandler(); ...... if(ucCurrentInterrupt == INTR_RTC) ////IRQ8,real-time clock的中斷 ...... else if (ucCurrentInterrupt <= INTR_MAXIMUM) ///如果中斷小于 INTR_MAXIMUM { ulRet = NKCallIntChain(ucCurrentInterrupt); ////調用中斷鏈 if (ulRet == SYSINTR_CHAIN) ///如果中斷鏈未包含中斷 ulRet = OEMTranslateIrq(ucCurrentInterrupt); ////在IRQ 和SYSINTR之間轉換,此函數返回IRQ對應的SYSINTR ...... PICEnableInterrupt(ucCurrentInterrupt, FALSE); ///啟用除當前中斷以外的所有中斷 } ///else if OEMIndicateIntSource(ulRet); ///通知內核已經發生SYSINTR中斷 } |
從以上代碼不難看出ISR的任務就是返回以“SYSINTR_”為前綴的中斷ID,如果不需要進一步執行IST,那么就返回SYSINTR_NOP。
3. 中斷注冊步驟
參考X86平臺的代碼,中斷注冊步驟如下:
1) 用SETUP_INTERRUPT_MAP宏關聯SYSINTR和IRQ。以“SYSINTR_”為前綴的常量由內核使用,用于唯一標識發生中斷的硬件。在Nkintr.h文件中預定義了一些SYSINTR,OEM可以在Oalintr.h文件中自定義SYSINTR。
2) 用HookInterrupt函數關聯硬件中斷號和ISR。這里的硬件中斷號為物理中斷號,而非邏輯中斷號IRQ。在InitPICs函數(和上述ISR位于同一文件)的最后調用了HookInterrupt函數,如下:
for (i = 64; i < 80; i++) HookInterrupt(i, (void *)PeRPISR); ///用ISR關聯16個中斷號 |
4. 中斷處理步驟
1) 調用InterruptInitialize函數關聯SYSINTR和IST,具體是關聯IST等待的事件。一般在驅動程序中按如下編寫:
hEvent = CreateEvent(...) ///創建一個事件對象 InterruptInitialize(SYSINTR_SERIAL, hEvent, ...) ///關聯一個串口中斷ID和這個事件 hThd = CreateThread(..., MyISTRoutine, hEvent, ...) ///創建一個線程(IST) CeSetThreadPriority(hThd, 152); ///提高此線程的優先級 |
2) IST執行I/O操作,一般IST按如下編寫:
for(;;) ///驅動程序一直處于服務狀態 { WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE); ////無限等待事件 ...... //// I/O操作 InterruptDone(InterruptId); ///結束當前中斷處理 } |
3) ISR和IST之間數據傳輸
假如我們要從一個設備頻繁的讀取數據而每次讀取量非常少,那么每次讀取都要調用IST會降低性能。作為解決方案,ISR可以做讀取工作(存放到緩沖區),并在緩沖區存放滿后由IST到緩沖區讀取。因為ISR運行在內核模式而IST運行在用戶模式,IST不能輕易地訪問ISR的緩沖區,為此CE提供了一個辦法(參見標題為“Passing Data between an ISR and an IST”的幫助文檔),您也可以到
天極網嵌入式開發論壇詢問。
二、實現系統時鐘 1. 系統時鐘(system tick)概念
系統時鐘是內核需要的唯一中斷(IRQ0),系統時鐘每毫秒產生一個中斷,當發生中斷時內核在ISR中累計,到1000的倍數就是過了一秒鐘。在處理系統時鐘的ISR中不僅要累計計數,還要決定是否通知內核開始重新調度當前所有的線程。要實現一個OAL,系統時鐘是第一個必須做的事。
2. X86平臺系統時鐘中斷的處理工作 系統時鐘由InitClock函數負責初始化工作,一般是在OEMInit函數中調用。當發生中斷時,ISR首先用下列語句累計計數:
CurMSec += SYSTEM_TICK_MS; /////SYSTEM_TICK_MS = 1 |
然后根據下列語句判斷應該返回什么值:
if ((int) (dwReschedTime – CurMSec) >= 0) return SYSINTR_RESCHED; ///重新調度 else return SYSINTR_NOP; ///不再執行任何操作 |
上述代碼中全局變量dwReschedTime在schedule.c中定義,也就是由內核的調度模塊決定在何時開始重新調度線程。CurMSec累計了從WindowsCE啟動到當前總共產生了多少個system tick。實現系統時鐘后還要實現OEMIdle函數,當沒有線程準備運行時OEMIdle被調用,OEMIdle函數將CPU置于空閑模式,但在空閑模式下仍然要累計系統時鐘。
三、I/O控制代碼 1. I/O控制代碼作用
應用軟件或者驅動程序可以調用KernelIoControl函數與OAL層通信,而KernelIoControl在內部調用OEMIoControl函數。OEMIoControl是一個OAL API,OEM可以在OEMIoControl中編寫自己的I/O控制代碼實現一些功能,或者說與應用軟件通信。I/O控制代碼常用的例子如重啟計算機、得到系統信息、設置RTC、得到設備ID等。還有一些系統程序使用的特殊的I/O控制代碼。在這里說明一下,我經過實驗證實CE提供的得到設備ID方法并非有效。
2. 編寫自己的I/O控制代碼步驟
1) 在pkfuncs.h或者新編寫一個.h文件中按如下格式定義:
#define IOCTL_MY_CONTROL CTL_CODE(FILE_DEVICE_HAL, 3000, METHOD_NEITHER, FILE_ANY_ACCESS) |
2) 在oemioctl.c中修改OEMIoControl函數,添加如下代碼:
case IOCTL_MY_CONTROL:
...... |
3) 在應用程序中調用KernelIoControl函數,具體參數參見幫助文檔