如何去设计嵌入式Windows CE多媒体操作系统的硬件平台？

　　前言
　　嵌入式技术是21世纪最具生命力的新技术之一，经过近几年的快速发展，已经成为电子信息产业中最具增长力的一个分支，随着手机、掌上电脑、 GPS、电视机顶盒、高清播放器等新兴产品的大量应用，展现了嵌入式技术的活力，其中高清播放类的多媒体产品越来越多的应用，本项目将根据具体的硬件来定制对应兼容的 Windows CE操作系统。由于 MIPS内核处理器具有体积小、高性能、低功耗、低成本等一系列优点，而且微处理器SMP8634的内核具有高清解码芯片，所以本项目采用基于32位MIPS核的微处理器SMP8634与Windows CE相结合共同构建了一个多媒体嵌入式系统。特别目前网络已经遍及千家万户，人们可以很方便的使用网络，如果多媒体播放器具备网络传输播放高清视频的功能，将能够大大的拓展多媒体播放器的用途。
　　1 嵌入式Windows CE多媒体操作系统的硬件平台概述
　　（1）MIPS微处理器
　　MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”（Microprocessor without interlocked piped stages），其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。MIPS微处理器是目前仅次于ARM的用的最多的处理器之一，其应用覆盖了机，路由器，激光打印机及掌上电脑等方面。
　　SMP8634是Sigma Designs公司推出的新一代功能强大的 SoC芯片，其CPU内核是由MIPS公司设计的MIPSII RISC处理器核。SMP8634高清芯片包含了一块 mips 300MHZ的CPU，两个解码芯片，可以同时解码两路高清。多用于高清解码和数字机顶盒等产品上。本方案选用该处理器就是由于其视频，图像处理能力强大。
　　（2） 基于MIPS 核的微控制器SMP8634系统存储器
　　系统存储器主要有NOR FLASH和SDRAM 两大部分组成。本系统采用了64M的NOR FLASH和256M的DRAM。
　　（3）系统扩展功能模块
　　因为是开发多媒体播放器，其扩展的功能模块都是根据视频解码得输入输出需求来扩展的，具体的见硬件原理图（1）。
　　
　　图（1） SMP8634硬件原理图
　　2 嵌入式Windows CE系统定制概述
　　（1）为什么要用 Windows CE系统
　　嵌入式操作系统目前有几种，像Linux，VxWorks，PalmOS，Neculeus等。这些嵌入式操作各自有其特点，本项目选择 Windows CE是因为多媒体产品一般都是大众消费类产品，这就要求操作系统要美观，易操作；大家习惯了台式电脑上的 Windows操作系统，而 Windows CE与 Windows操作起来比较接近，让初次使用者容易很快上手。Windows CE操作系统也有其不足的地方，如源码未完全开发，版权费等都是需要考虑到的问题。在本项目中综合考虑最终选择了 Windows CE操作系统。
　　（2）内核定制平台 Platform Builder的安装与升级
　　Windows CE具有组件可定制性，可以根据项目的需要定制所需的组件。我们采用的是Platform Builder4.0版本。在装有 Windows XP SP2系统的开发机上安装好 PlatformBuilder。
　　接着就要配置成多媒体的操作系统，这就必须到微软的网站下载升级包。在本项目中，相应的我们选择了 07年和 08年全年升级包，同时还要下载两个多媒体包并安装好升级包。接着安装此开发板的BSP，再将 BSP相应的.CEC文件拷贝到“/WINCE500/PUBLIC/COMMON/OAK/CATALOG/CEC”目录中，这样在 PB的配置组件目录中将会有第三方组件选择的条目。
　　（3） BootLoader
　　BootLoader目前用的比较多的是U-Boot，而且 U-Boot也支持 MIPS架构，但是我们这里采用 MIPS公司开发的YAMON。由于用 YAMON作为 BootLoader的比较少，下面就详细分析如何通过 YAMON将程序下到开发板的 flash中去，如果我们想要将文件“file0.bin”写入flash中的地址0位置：
　　a、通过 x86 linux中的uuencode命令将.bin文件转换成.bin.uuencode文件 》uuencode file0.bin x 》 file0.bin.uuencode
　　b、在 YAMON中输入命令：YAMON》load uu 0xb0100000
　　C、到此，YAMON是一直等待来自串口的文件，使用 TeraTerm，选择“File-》Send File”，将“file0.bin.uuencode”文件通过串口发至 SMP8634开发板上。
　　d、当下载完成以后，接收到的文件大小会在 YAMON中给出。
　　e、比较报告中的文件和 file0.bin文件的大小是否一致。
　　在做这项工作时应该非常的仔细，如果中间过程出问题，可能会将 YAMON损坏并使目标板不能启动。在这步完成后就开发机可以通过串口线来和目标板进行通信了。
　　（4）嵌入式多媒体操作系统 Windows CE组件定制
　　根据硬件扩展模块，必须为操作系统添加新的组件，而该组件已经在前面的多媒体升级包中一起添加到了Platform Builder开发平台上。该操作系统应具有如下特征： GDI输出；DirectDraw的DDI支持；HD GDI和Video的输出，LVDS输出；IR控制，COM串口输入，IIC，mini-PCI；硬盘，USB存储设备；以太网，RTL8139和 SMP8634 MAC ETH两个设备，TCP/IP；视频解码；图形解码，硬件 JPEG解码；系统 WAV音频输出；网络多媒体支持；Web服务器等。以上组件都是在定制中添加的，确定好这些组件就可以进行系统的定制了，首先运行 Platform Builder工具，建立一个新的工程，选择“SMP863X:MIPSII”BSP，在工程模板中选择“Networked Media Device”，接下来就可以按照需求来选择组件定制操作系统。在配置完成后，添加了 KERNELNOSHAREETH，BSP_NOSHAREETH，BSP_KEYBD_NOP，BSP_SMP863X_IR四个环境变量，并将环境变量的值全部设定为1。完成此步骤后，运行菜单中的“Build OS-》Build and Sysgen”生成 NK.bin文件。但是此时的操作系统还不支持多媒体，必须将多媒体包添加到文件夹“WINCE500/PBWorkspace/（工程名）/SMP863X_MIPSII_Release”中。
　　为了使多媒体包的文件生效还必须分别修改 platform.bib，config.bib以及platform.reg注册表文件。首先修改 platform.bib文件，在“；@CESYSGEN IF CE_MODUELS_DEVICE”这行加入KdbNopUS.dll，capsrc863x.dll等多媒体包里的 dll文件的设置，该项设置主要是在编译操作系统的时候，编译器可以自动的找到这些 dll文件，并将其一起编译进系统中，格式如下：
　　KdbNopUS.dll $（_FLATRELEASEDIR）/ KdbNopUS.dll NK SH
　　在config.bib文件中主要是内存的分配，根据硬件要求其具体修改如下：
　　SMP863X 90202800 01B00800 RESERVED ； 27M for SMP863X driver
　　NK 91D10000 02A00000 RAMIMAGE ； 42M for NK.BIN image
　　RAM 94710000 032F0000 RAM ； 50M for CE applications
　　此两文件修改完后保存退出。而 platform.reg则根据添加的多媒体包添加相应的设置，具体略过。三个文件修改完成后，运行“Build OS---Make Run-Time Image”菜单命令，可生成新的 nk.bin文件，具有多媒体特征的系统配置完成。
　　3 内核文件 NK.bin的下载
　　（１） 配置网络
　　要通过以太网下载 Windows CE运行时映像，还要配置以太网网络连接。可通过ＨＵＢ连接开发机与目标机，如图（ 2）所示。把目标机与开发机都连接到ＨＵＢ上。如果这样配置网络，通常同一网段内还会有一个ＤＨＣＰ服务器。这样，目标板就可以通过ＤＨＣＰ服务获得ＩＰ地址，进行下载。由于在下载过程中，通常要开发机上的终端程序通过串口连接目标板，对下载过程进行控制，同时输出调试信息。Windows上自带了终端工具“超级终端”。超级终端可以用串口连接开发机与目标板，并且通过超级终端发送控制命令。
　　
　　图（2） 网络连接
　　（２） 下载运行映像
　　网络配置好后，在超级终端上按任意键可以进入设置菜单。选择好相应的设置后，退出菜单，这时候网络已经连接好了。打开 Platform Builder菜单上的 “Target-》Connectivity Options…”设定好下载，传输设置后，在运行“Target-》Attach Device”，此时开发机开始将编译好的 NK.bin文件下载到目标板上。当下载完成后，目标板的屏幕上将会显示出漂亮的 Windows CE界面。至此，整个系统构建完成。
　　4 结束语
　　本文主要介绍了嵌入式 MIPS核心微处理器的 SMP8634开发板的硬件平台架构和 Windows CE操作系统的定制与移植。经过实验证明，Windows CE操作系统能够很好的在此开发板上运行及调试。在该套软硬件设备上开发出各种应用程序后，就形成了一个完善的多媒体产品了。本文的创新点是在目前网络应用的高速发展下，本系统不仅能播放硬盘等存储介质中的多媒体文件，还可以接入网络播放视频图片等，能更好的共享网络上数量丰富的高清视频，图片等信息，这些优势使其在消费类产品中的应用前景将会非常广阔。