嵌入式操作系统Windows CE的开发与应用

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2024年6月11日发(作者：)

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通信论坛　责任编辑：姚翌　

嵌入式操作系统Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ的开发与应用　

李东虎　刁文静　

（中国电子科技集团公司第５４研究所河北石家庄０５００８１）　

【摘要】对微软公司推出的嵌入式操作系统Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ进行了简要介绍，并讲述了Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ的主要特点。介绍　

了Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ的开发过程，对开发过程中需要注意的重点和难点进行了阐述，并展望了Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ的应用前景。　

【关键词】嵌入式操作系统Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ平台开发应用开发ＢＳＰ　

１引言　

近年来，随着软硬件技术的成熟与完善，嵌入式系统的应用　

得到了迅猛的发展，而在嵌入式系统的开发和应用过程中，一个　

于不同的开发阶段，微软为Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ提供了２种开发工具：　

Ｐｌａｔｆｏｒｍ　Ｂｕｉｌｄｅｒ和Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｖｉｓｕａｌ　Ｔｏｏｌｓ。　

Ｐｌａｔｆｏｒｍ　Ｂｕｉｌｄｅｒ是一个定制基于Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ操作系统的　

嵌入式平台的集成开发环境（ＩＤＥ），为创建Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ嵌入式　

系统提供了全部相关工具，范围从用来开发基于Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ的　

应用程序和设备驱动程序，到用来创建操作系统各种自定义版　

本。而Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｖｉｓｕａｌ　Ｔｏｏｌｓ主要用于上层应用程序的开发，功　

能类似于桌面Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上的开发工具ＶＣ、ＶＢ等。这个工具　

的核心是Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｖｉｓｕａｌ　ｃ＋＋，它具有和Ｖｉｓｕａｌ　ｃ＋＋６．０基本　

相同的特性，包括对ＭＦＣ、ＡＴＬ、以及ＣＯＭ／ＤＣＯＭ的支持、应　

好的嵌入式操作系统可以起到事半功倍的效果。目前国内外比较　

典型的嵌入式操作系统有ＷｉｎｄＲｉｖｅｒ公司的ＶｘＷｏｒｋｓ、ＱＮＸ系　

统软件公司的ＱＮＸ、ＡＴＩ的Ｎｕｃｌｅｕｓ、从Ｌｉｎｕｘ发展出来的嵌入　

式Ｌｉｎｕｘ以及微软公司的Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ等，其中Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ　

作为一个高效率的多平台嵌入式操作系统，在民用和军用设备中　

得到了越来越广泛的应用。　

用程序向导、编译调试等多种功能，这种相似性使得传统的ＶＣ　

２　Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ简介　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ是微软公司推出的一个为多种嵌入式系统和　

产品而设计的紧凑、高效、可升级的嵌入式操作系统，具有抢先式　

程序员可以很容易的转移到Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ嵌入式领域进行应用　

开发。　

３．２良好的模块化设计和可伸缩性　

嵌入式操作系统的一大特点就是可裁剪、可配置，Ｗｉｎｄｏｗｓ　

ＣＥ的这一特性很明显。它具有１个很小的核，基本只实现调度、　

内存管理和核心ＡＰＩ，它们构成了一个整体，其余大部分功能都　

在单独的模块中实现，如文件系统、图形用户界面、设备管理、服　

多任务功能、良好的实时性能、强大的通信能力、出色的图形用户　

界面，它还有很多高性能、高效率的操作系统特性，包括按需换　

页、共享存储、交叉处理同步、支持大容量堆（Ｈｅａｐ）等。其模块化　

和可伸缩性设计使嵌入式系统开发者和应用程序开发者能够根　

务管理等。同时，在这些大的模块内部，良好的结构也支持更细粒　

度的模块化，比如通信模块的结构模块化程度很高，具有很大的　

可扩展性。　

据多种不同产品进行定制。例如，用户电子设备、专用工业控制器　

以及嵌入式通信设备等。尽管Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ是一个年轻的操作　

系统，但它已支持广泛的微处理器体系结构，包括ＡＲＭ、ＭＩＰＳ、　

ＳＨｘ和ｘ８６四大系列ＣＰＵ架构及超过２００种品牌的ＣＰＵ。　

ｗｉＩｌｄｏＷＳ　ＣＥ的模块化设计使得它能够在大量的平台上定　

制使用，从客户电子设备到专用的工业控制器，都可以通过配置　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ来选择适当的模块进行定制。由于ｗｉｎｄＯＷ￥ＣＥ是　

模块化的，故而能使用满足平台系统需求的最小软件模块和组件　

３　Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ的主要特点　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ主要有以下几方面的特点：　

集合来设计嵌入式系统平台，从而使内存用量最小并最大可能地　

提高了操作系统的性能。另外，Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ使用的是可扩展模　

块，它允许开发人员通过建立或者添加定制组件的方式对操作系　

统的功能加以扩充。　

３．１开发环境全面　

开发工具是Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ的重要组成部分，它的易用和功　

３．３优秀的实时性能　

目前，最新版本的Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ系统已经符合了工业定义的　

能的强大与完善是这个系统得以在商业上成功的重要因素。对应　

收稿日期：２００６－０３－１８　

“硬实时”的需求。它对实时任务的支持主要有如下几点：　

４２　劳牟税专田蟹　２００６　亮８　

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责任编辑：姚翌　

（１）对嵌套式中断的支持　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ内核服务支持硬件配置所能实现的任意等级　

的嵌套式中断，从而避免了高优先级中断的丢失或延误。这种方　

式通过允许高优先级中断立即获得服务，提高了系统性能。　

（２）２５６个优先级　

优先级的数量从以前的８个增加到２５６个，从而为开发人员　

控制嵌入式系统的调度与行为提供了更大的灵活性。为防止性能　

下降，开发人员可以对０—２５５之间的所有优先级加以限制，并将　

其中的某些优先级映射到ＯＥＭ指定的应用程序上。　

（３）低中断服务例程／中断服务线程延迟　

为缩短高优先级线程的响应时间，Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ允许开发人　

员了解线程转换发生的时间，并通过不断增加的硬件监视与控制　

功能创建新的嵌入式应用程序。对内核所做的修改允许系统通过　

中断服务例程对事件做出更加快速的响应，同时，还允许在中断　

服务例程中使用功能强大的操作系统调用。当然线程响应时间取　

决于所采用的ＣＰＵ与设备配置。　

（４）虚拟内存保护　

这一特性通过对关键性应用程序加以保护，并防止其他应用　

程序设置比实时应用程序更高的优先级，增强了系统可靠性。　

（５）线程时间片级控制功能　

系统的线程时间片级控制程序能够对调度程序进行更全面　

的控制。　

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宿主机　以太网／串行接口／其他　

图１交叉开发硬件环境　

目标机　

在Ｗｉｎｄｏｗｓ　ｃＥ的交叉开发环境中，宿主机是１台普通的　

桌面ＰＣ，运行的操作系统是Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００　Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ或　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＸＰ　Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ，并且在宿主机上安装Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ　

Ｐｌａｔｆｏｒｍ　Ｂｕｉｌｄｅｒ和ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｖｉｓｕａｌ　Ｃ＋＋等开发工具。　

目标机这个术语常常在嵌入式软件开发期间使用，它指的是　

嵌入式应用软件的实际运行环境，也可以是能替代实际环境的仿　

真系统。　

宿主机和目标机通过串行口、以太网、仿真器或其他通信手　

段相联系。所有的开发工作在宿主机开发环境下完成，包括编码、　

编译、连接、下载和调试等工作。生成的目标码由串行口或以太网　

口或其他通信途径下载到目标机，应用程序在目标机上执行，用　

户可以使用宿主机上的开发环境提供的调试工具调试运行在目　

标机上的应用程序。　

４．１平台开发阶段　

以Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ作为操作系统进行软件开发，必须进行平　

台开发，简单的说，就是利用微软提供的开发工具生成与硬件平　

台匹配的操作系统映像，这是与桌面Ｗｉｎｄｏｗｓ下的软件开发相　

比最大的不同点。　

在平台开发过程中，主要工作就是ＢＳＰ（板支持包）的开发和　

３．４出色的图形用户界面　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ的图形用户界面相当出色，开发人员可以利用　

丰富灵活的控件库，在Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ环境下为嵌入式应用建立　

建立。ＢＳＰ就是硬件设备针对于Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ的驱动程序集合，　

当然这些驱动程序不是简单的罗列到一起，而是通过额外的代码　

组织到一起，实现诸如初始化、加载、注册等许多工作。我们知道，　

在安装桌面Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统时，很容易得到相应的显卡、网卡　

等硬件的驱动程序，并且易于安装。但是，为１个硬件平台建立　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ的ＢＳＰ，却需要开发人员编写相应的代码，建立相应　

的配置文件来控制驱动程序的加载和注册。更麻烦的是，对于诸　

如Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ这些嵌入式操作系统，许多硬件厂商一般不会提　

各种专门的、用户熟悉且界面友好的图形界面，以使设备更容易　

使用。Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ还可以采用针对触摸屏的内含手写技术，以　

代替目前使用的键盘和鼠标。　

４　Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ系统的开发过程　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ系统的开发过程主要分２个阶段：平台开发和　

应用开发。在平台开发中用到的开发工具是微软提供的　

Ｐｌａｔｆｏｒｍ　Ｂｕｉｌｄｅｒ．而在应用开发阶段中用到的是ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｖｉｓｕａｌ　

ｃ＋＋。这２个阶段可以同时进行，应用程序开发可以先在仿真环　

境中进行，等平台开发完成后，再把应用程序放在实际的硬件平　

台之上调试完善，这样可以大大缩短整个项目的开发周期。　

像其他嵌入式操作系统的开发模式一样，Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ也需　

要使用交叉开发环境。所谓交叉开发环境是指编译、链接和词试　

应用程序代码的环境与应用程序的运行环境不同，它分布在有通　

信连接的宿主机与目标机环境之中。　

交叉开发的硬件环境包括宿主机（Ｈｏｓｔ）和目标机（Ｔａｒｇｅｔ），　

如下图所示：　

供相应的驱动程序，虽然在Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ的平台开发工具中，微　

软提供了若干种常用硬件的驱动程序源代码，而且随着硬件设备　

的更新换代，微软会通过发布相应的ＢＳＰ来支持新的硬件，但是　

因为新硬件层出不穷，微软的更新速度远远跟不上，所以会出现　

找不到合适的硬件驱２种途径解决，一种是找到微软平台开发工　

具Ｐｌａｆｔｏｒｍ　Ｂｕｉｌｄｅｒ中提供的与该硬件相近的驱动程序源代码，然　

后在此基础上加以修改完善。另外一种就是委托厂家或第３方进　

行开发，相信随着Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ的逐渐普及以及微软对其重视程　

度的增加，Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ对各种硬件设备的支持也会越来越完善。　

４．２应用开发阶段　

Ｗｉｎｄｏｗ　ＣＥ开发的第２阶段称为应用开发，就是在第１阶　

段形成的Ｗｉｎｄｏｗ　ＣＥ操作系统平台之上利用ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｖｉｓｕａｌ　

ｃ＋＋进行上层应用程序的设计开发工作，这个过程与在桌面　

（下转第４５页）　

劳算枕与露蟹ｊＩ　２００６≮　８飘　３　

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责任编辑：姚翌　通信论坛　

３．２建设认识误区　

（１）使用远程备份系统替代容灾备份系统，使容灾备份的实际　

效果远远低于规划，甚至根本无法实现最初的灾难抵御的设想。　

（２）采用单一技术手段实现多系统的混合容灾备份服务，结果　

是进退两难，因为这些单一的技术手段实际上具有很高的技术限　

定条件，一般只是单一系统的特定容灾备份技术手段之一，而无　

通过备份系统备份到磁带上面，而后将磁带运送到异地保存管　

理。离线存储的典型产品就是磁带或磁带库，价格相对低廉，但离　

线存储的缺点是访问速度慢、低效率。　

近线存储，就是指将那些并不是经常用到，或者说数据的访　

问量并不大的数据存放在性能较低的存储设备上。对这些的设备　

要求是寻址迅速、传输率高。因此，近线存储对性能要求相对来说　

并不高，但由于不常用的数据要占总数据量的大多数，这也就意　

法适应混合型容灾备份服务的整体范围。最终这种所谓的容灾备　

份中心实际上变成了单一系统的特定数据备份中心，根本不具备　

扩展到多系统灾难恢复服务的能力，所谓的投入产出比可想而　

知，只能陷入重复建设、重复投资的怪圈，形成了一个为了容灾备　

份而容灾备份的错误定势。　

味着近线存储设备首先要保证的是容量。　

总之，目前的容灾备份系统建设成本投入还是比较可观的，　

建设者在选择容灾备份方案时一定要结合自己应用环境和预算　

等实际情况做出决定，适合自己的才是最好的。　

（３）在容灾备份中心的建设上，盲目追求设备的高性能高指　

标，而忽略了容灾备份中心灾难响应所特有的“小概率”特征，造　

成设备的大量闲置和浪费，设备投资不合理。　

在全球经济一体化的今天，信息系统的容灾备份成为关注和　

５结束语　

４构建容灾备份系统时要注意的因素　

所谓容灾备份，在实践中主要表现为２个方面：一是保证系　

统数据的安全；二是保证业务的连续性、完整性。由于容灾备份系　

统是为小概率事件准备的，平时处于闲置状态，因此具有小概率、　

研究的焦点。因其有着小概率、高风险，高投入、低效率，易建设、　

维持难的特点，因此，构建容灾备份系统时，建设者首先要结合自　

己应用环境、预算以及相关的实际情况制定合理方案，然后经过　

充分论证后，确定有效且适合自己的最佳方案。　

参考文献　

高风险，高投入、低效率，建设易，维持难的特点。因此，用户在建　

立容灾备份系统应该注意以下几个问题。　

【１】颜军．容灾的迷思Ⅱ］．计算机世界，２００５，４８：３－４．　

４．１需要建立容灾备份系统的用户　

首先，并不是说所有的网络系统都需要建立容灾备份系统，　

只有对不可中断（一般中断时间不可超过２４小时）的关键业务才　

有必要进行灾难的预防；其次，容灾备份系统并不能防止所有的　

灾难，用户应该对可能发生的灾难进行恰当的分析，正确考虑投　

入和产出的效果。　

（上接第４３页）　

Ｗｉｎｄｏｗｓ中用ＶＣ开发类似，笔者不再赘述。当然，它们之间也存　

在着许多差别，例如，Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ应用程序中的字符串使用　

Ｕｎｉｃｏｄｅ编码、Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ每个进程的内存占用有３２ＭＢ的限　

制等等。　

因此，每个准备建设的容灾备份系统的行业，都要对自己的　

关键业务系统进行认真的分析和调查，摸清那些灾难可能会发　

生，以确定成功恢复所需要的条件，即不可掉以轻心存侥幸心理，　

也不可盲目投资，造成浪费。　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ作为嵌入式操作系统的后起之秀，具有抢先式　

５结束语　

４．２建立容灾备份系统应采用的技术　

目前有很多种容灾技术，分类也比较复杂，但总体上可以分　

为在线式存储、离线式存储和近线式存储。　

所谓的在线式存储要求数据中心和容灾备份中心同时工作，　

数据中心和灾备中心之间有传输链路连接。数据从主中心实时复　

多任务功能、优秀的实时性能、强大的通信能力、出色的图形用户　

界面，并且具有很多高性能、高效率的操作系统特性。它不仅在家　

用电器、移动电话、掌上电脑和娱乐设备等民用市场上有着广泛　

的应用前景，而且在通信设备、工业控制、航空航天、交通运输以　

及军事武器等领域的应用中也越来越显示出其无可比拟的优越　

性，有理由相信，随着嵌入式系统在军用设备和民用设备中的飞　

速发展，Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ必将会得到越来越广泛的应用。　

参考文献　

制传送到容灾备份中心。在此基础上，可以在应用层进行集群管　

理，当主中心遭受灾难、出现故障时，可由容灾备份中心自动接管　

并继续提供服务。在线式存储的优点是访问速度快，数据恢复时　

间短，但缺点是价格相对昂贵。　

【１】陈向群，王雷，马洪兵，等．Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ．ＮＥＴ系统分析及实验　

教程［Ｍ１．北京：机械工业出版社，２００３．　

离线式存储主要依靠备份技术来实现。其重要步骤是将数据　

耸拢ｓ砑蟹≯２００６年．蠹８　４５　

本文标签： 系统备份开发容灾环境