145-嵌入式软件开发导论

嵌入式软件开发导论同济大学软件学院20066.WindowsCE系统架构概述系统架构NK.EXEFILESYS.EXEDEVICE.EXEGWES.EXESERVICES.EXEThreadMigrationWindowsCE系统架构Application(s)COREDLLNK.EXEOALGWES.EXEFILESYS.EXEObjectStoreTouchDisplayKeyboardROMFSStorageManagerDEVICE.EXESERVICES.EXEFTPHTTPDTELNETDRAMROM/FLASHTimerINTCCPUHARDWARESerialUSB(Function)PCCard...DevMgr.DllBlockDeviceSerialCustomNK.EXENK.LIB+OAL.LIB=NK.EXE内核是硬件体系结构无关但是是处理器相关的OAL越小越好微软提供了预先编译的NK.LIB库文件NK.lib的大多数代码都是公开的通过高级代码共享，可以得到更多代码提供：内存管理调度管理系统调用转发实现了一些基本的Win32函数NK.EXEOALRAMROM/FLASHTimerINTCCPUProtectedServerLibraries(PSL)实现API的系统函数把操作系统的功能放在多个进程的机制PSLCallsrunthroughtheKernel(NK.EXE)不对最终用户开放你不能创建一个PSLGWES.EXE图形窗口事件系统(GWES)管理所有的图形界面处理以及用户输入桌面的USER32+GDI32作为一个单独的进程GWES.EXETouchDisplayKeyboardHARDWAREDEVICE.EXE设备管理器电池驱动已经被从GWES中拿走了大多数功能都放在了devmgr.dll中。提供所有的与驱动相关的函数实现在启动的时候通过注册表加载驱动程序DEVICE.EXEHARDWAREDevMgr.DllBlockDeviceSerialCustomServices.EXE所有服务的宿主进程与Device.exe分开FTP,TELNET,HTTPD(Web),UPnP,SMB,其它…用户可以添加服务提供命令行工具来启动、关闭服务提供API管理服务SERVICES.EXEFTPHTTPDTELNETD文件系统所有与文件系统相关的函数都在FileSys.exe中实现单根“\”,没有像“C:\”一样的盘符有三个组件:对象存储存储管理器ROM文件系统文件系统概述目标存储被FileSys.exe管理的一个堆包括:RegistryDatabaseRAM文件系统RAM文件系统通常位于根目录Ex:“\myfile.txt”存在于RAM中ROM文件系统被映射成“\Windows”目录“\Windows”目录中所有的文件都是只读的通常是nk.bin或nk.nb0中的文件存储管理负责:StoragedevicedriverPartitiondevicedriverFileSystemdevicedriverFileSystemfilter线程迁移Application(s)COREDLLNK.EXEOALGWES.EXEFILESYS.EXEObjectStoreTouchDisplayKeyboardROMFSStorageManagerDEVICE.EXESERVICES.EXEFTPHTTPDTELNETDRAMROM/FLASHTimerINTCCPUHARDWARESerialUSB(Function)PCCard...DevMgr.DllBlockDeviceSerialCustomCreateFile(…)概述进程线程虚拟内存WindowsCE内核特征多进程可以支持最多32个进程多线程支持256个线程优先级Fibers只能被应用程序手工调度的执行单元同步对象CriticalSections,Mutexes,Semaphores,Events,MessageQueues内存模型Virtualmemory,CodesectionsPaged,NobackingstoreforDatasections进程静态上下文，线程的容器进程不被执行，线程被执行系统中同时最多只能有32个进程:对大多数嵌入式系统来说都已经足够。推荐用多线程而不是多进程迎合一些体系结构的支持WindowsCE使用与WindowsXP一样的加载/卸载模型(与其它桌面Window一样)支持命令行程序但是与桌面Win32API不一样调用CreateProcess()启动进程线程Win32的执行的单元按照优先级调度高优先级的线程会抢占低优先级的线程同样的优先级使用Round-Robin算法默认的时间片是100毫秒，OEM可以在OAL中重新设置线程调度线程A拥有最高的优先级，他会一直执行直到结束或阻塞线程B和C使用Round-Robin算法运行在round-robin每个线程都运行一个固定的时间，叫做时间片优先级数字越小，优先级越高线程优先级分布图(例)PriorityComponent0-19Open–RealTimeAboveDrivers20GraphicsVerticalRetrace99PowermanagementResumeThread100-108USBOHCIUHCI,Serial109-129IRSIR1,NDIS,Touch130KITL131VMini132CxPort145PS2Keyboard148IRComm150TAPI248PowerManagement249WaveDev,Mouse,PnP,Power250WaveAPI251Normal252-255Open-Applications优先级反转AvoidpriorityinversionbykeepingallthreadswaitingforsameresourceatthesamepriorityThread3HighPriorityMediumPriorityLowPriorityThread3ResourceOwner:Thread2Thread1Thread1PriorityInversionPreemptPreemptBlockedPriorityRestoredThread3Example:Thread1blockedwaitingforresourceownedbyThread3,causingPriorityInversionThread3BlockedThread1Thread2BlockedThreadAPI线程创建CreateThread–创建一个普通优先级的线程线程优先级GetThreadPriority–当前线程的优先级SetThreadPriority–改变当前线程的优先级(251)CeGetThreadPriority–得到实时线程的优先级CeSetThreadPriority–改变实时线程的优先级线程睡眠Sleep(0)–放弃剩余的时间片Sleep(n)–睡指定的毫秒Sleep(INFINITE)SleepTillTick–睡到下一个系统嘀嗒SuspendThread–增加休眠的引用计数ResumeThread–减少休眠的引用计数进程&线程WindowsCE进程不支持环境变量_wfopen(L“%WINDOWS%\\a.txt”,L“w”);//errorWindowsCE进程不支持当前目录_wfopen(L“a.txt”,L“w”);//error,firstsearchrootdirectory,thensearch\Windowsdirectory.同步对象线程需要同步对象在某些时候进行同步操作。同步对象类型CriticalSectionMutexSemaphoreEvent也可以使用子增函数或者点对点消息队列同步(CriticalSections)概览允许多个线程共享访问同一块数据使用互斥访问保护数据其他线程会block直到占有者放弃临界区每个CS都是OS提供的一个数据结构，只能在同一个进程内部使用，比MUTEX要高效。函数InitializeCriticalSection分配CRITICAL_SECTION结构EnterCriticalSection调用着在占有CS的人调用LeaveCriticalSection之前会阻塞TryEnterCriticalSectionEnterCriticalSection的非阻塞版LeaveCriticalSection释放CriticalSection的所有权DeleteCriticalSection释放InitializeCriticalSection分配的资源同步对象(Mutexes)概览同一时刻只有一个线程可以拥有mutex全局名称的Mutex可以跨进程使用。在没有线程拥有它时处于signal状态被线程拥有的时候处于非signal状态函数CreateMutex创建一个有名或无名的Mutex对象WaitForSingleObjectorWaitForMultipleObject调用着在占有Mutex的人释放之前会阻塞ReleaseMutex释放对Mutex对象的占有CloseHandle删除Mutex对象同步对象(Semaphores)概览限制占有共享资源的数量全局名称的Semaphores可以跨进程使用。引用计数大于零时处于signal状态引用计数小于等于0时处于非signal状态函数CreateSemaphore创建一个有名或无名的Semaphore对象WaitForSingleObjectorWaitForMultipleObject调用者在计数是非0之前阻塞ReleaseSemaphore增加Semaphore的引用计数CloseHandle删除Semaphore对象同步对象(Events)概览全局名称的Event可以跨进程使用。事件发生时处于Signal状态时间未发生时处于非signal状态函数CreateEvent–创建一个有名或无名的事件对象SetEvent–把事件对象设置为signal状态ResetEvent–把事件设置为非signal状态PulseEvent–把事件设置为signal状态，然后在释放一定量的线程之后，转回非signal状态WaitForSingleObjectorWaitForMultipleObject–调用者阻塞直到某一事件达到signal状态CloseHandle–销毁事件对象同步(InterlockedFunctions)概览对多个线程对同一个变量的共享访问保护提供原子操作函数InterlockedIncrement–对一个变量进行原子加1操作InterlockedDecrement-对一个变量进行原子减1操作InterlockedExchange–对两个变量进行交换值操作InterlockedTestExchange–如果变量符合，则交换两个变量的值InterlockedCompareExchange–基于比较，交换两个变量的值同步(PTP消息队列)概述允许拥有多个用户定义的消息队列的使用者存在高优先级和报警消息函数CreateMsgQueue–创建或打开一个消息队列OpenMsgQueue–对一个现存的消息队列打开一个句柄CloseMsgQueue–关闭一个打开的消息队列ReadMsgQueue–从消息队列中读一个消息WriteMsgQueue–向消息队列写一条消息GetMsgQueueInfo–返回有关一个消息队列的信息内存管理