嵌入式系统开发经验谈：Windows CE开发都做些什么

我在博客的个人简介里说过我目前在从事基于Windows CE的BSP开发，这方面的文章到现在连一篇都没写过，似乎有些说不过去。老板肯定在犯嘀咕了，这小子不干正事儿，整天玩什么外啊挂啊的。接下来，我得整 两篇。以前我都想把文章写的跟论文似的，枯吧干燥，累人累己，以后我就胡乱侃了，一家之言，对不对的凑合着看吧。
Windows CE的文章前面写过几篇，看的人不多，可能是因为搞嵌入式系统相比桌面软件和WEB开发的人少的多，搞基于Windows CE的嵌入式系统的更少。当然更大的可能是我的文章写得不好，枯燥，太细节化。
进入现在这家公司之前我一直在做Windows平台的桌面软件开发，什么后台数据处理、中间件、界面，甚至外挂都做过，对嵌入式系统所知甚少，仅有的记忆 是在本科做毕业设计时玩过的一点儿东西：Windows CE 3.0，还有Motorola的什么PPSM和DragonBall。硬件方面，不要说USB协议分析仪、硬件仿真器、温湿度实验箱这些高级玩意儿，我连 逻辑分析仪、脉冲发生器都没听说过；软件方面，Windows CE长什么样子基本上没概念，嵌入式系统开发包含哪些方面也一无所知。记得面试的笔试题中有一道是让画出Windows CE的虚拟内存布局，我当然不会，就按照自己对XP的理解画了一个（不过回过头来看，我当时画的可是现在新鲜出炉的CE6的内存布局啊，哈哈）。更好笑的 是面谈的时候老板介绍工作内容时频频提到BSP一词，我完全不知道是什么意思，还虚心请教了一把。你看我这个嵌入式白痴稀里糊涂的就这么搞起了嵌入式开 发，而且还是嵌入式系统的底层开发。
嵌入式系统开发入门难不难，从桌面软件开发转入嵌入式系统开发容不容易？我想这可能是很多桌面软件开发程序员想问的问题，我当年也深受其扰。人在涉及自己 不熟悉的领域时总是感觉不自信，这个很正常。现在这一步跨过去了，回过头来再看，发现桌面软件开发也好，嵌入式系统开发也好，其实并无多大区别。有一种说 法讲得好：程序＝数据＋算法。在嵌入式系统里，数据还是那些数据，算法也还是那些算法，不同的只是细节。有些人说，搞嵌入式系统，要会数字电路、模拟电 路，要学会看原理图，等等。说实话，这些东西自从大学毕业还给老师后，我到现在也没学会，没感觉到有什么障碍。当然搞懂这些也不是什么问题，只是我觉得没 有必要－有专门的硬件工程师负责，何必操这心呢你说是不是。废话一大堆，我的意思是说，桌面软件开发和嵌入式系统软件开发并无太大区别，对于熟手来说互相 转行很容易。当然，要想做底层开发的话，C/C++熟练是必须的，少数情况下还要懂汇编。老板可以招一个嵌入式白痴，但肯定不会招C/C++白痴。所幸的 是之前我的C/C++以及汇编能力都还不错－R/E（逆向工程）搞多了汇编不熟练都不行啊wuhaha。
在我看来，基于Windows CE的嵌入式系统开发（其他的基于通用嵌入式操作系统如VxWorks、Embedded Linux等的软件开发我想也差不多）可以分成四类。
第一类是应用程序开发。这在Windows CE上几乎就和桌面Windows没差别，什么C runtime/MFC/.NET framework/COM/DCOM/SOCKET/SOAP/SQL/MSMQ全都有，不过好像没有JRE（Java Runtime Environment），呵呵。所以如果你入了桌面Windows开发的门也就等于入了Windows CE开发的门。
第二类是驱动程序开发。这也容易理解，比如说你们家做网卡的，得给它写驱动吧。编程语言自然是C/C++。Windows CE下的设备驱动程序和桌面Windows不一样，不过特简单，就是普通的运行在用户态的WIN32 DLL（CE6开始驱动程序也可以运行在核心态）。所以按我说，CE下的设备驱动程序开发不用入门，你会写桌面Windows的DLL程序的话CE的驱动 开发就已经入了门。
第三类是CSP（Chipset Support Package）开发。和通用CPU不同的是，嵌入式CPU的芯片上除了CPU核外，一般还会根据CPU的市场定位集成一些外围电路，比如LCD controller、USB host controller等，所以很多嵌入式CPU如Intel的PXA27x系列其实是SoC（System on Chip）。既然是CPU核加上一些外围设备（peripherals），CPU厂商就得为这些外围设备提供相应的代码支持，包括完整的驱动程序或操作原 语集（primitives）。这些代码集合起来就是CSP。
第四类是BSP开发，就是我目前在做的。BSP全称叫Board Support Package，Board可以理解成PC的主板。一般来说嵌入式系统的主板都是根据产品需要定制的，比如说可能有定制的键盘、某个厂商的LAN chip，802.11b/g chip等等，不一而足。BSP的目标是让嵌入式操作系统能够在你自己定制的板子上稳定运行，并支持所有你要的外围设备。具体开发又可以分为三块： boot loader、OAL（OEM Adaptation Layer）和设备驱动程序的集成。boot loader相当于PC的BIOS加XP的ntldr（NT loader），负责引导操作系统内核。OAL相当于Windows XP的HAL（硬件抽象层），主要任务是初始化硬件、中断处理和实现OEM特定的IOCTL（比如数字签名机制）。最后一块是设备驱动的集成，注意我这里 说的是集成不是开发。做BSP开发会接触到很多类硬件，光CPU的开发者手册就有上千页，我目前为止玩过的外围设备不完全统计就有：PCMCIA/CF、 USB（包括OHCI、UHCI、EHCI，前两个是USB 1.1后一个是USB 2.0）、PS/2、LCD controller、SD/SDIO、Flash memory、802.11b/g、I2C、AC97等等。这些硬件规范随便哪个都有几百上千页的，把这些SPEC统统研究一遍再自己写driver，那 黄花菜都凉了，没法做，即使做出来也很难保证有Product Quality。所以一般的做法是驱动程序由专门的外围设备厂商提供，BSP开发者结合具体的板子、参考相关SPEC做一些修改。当然如果你想用FPGA 鼓捣个printer controller，那只好自己写驱动了。