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目前，Pocket PC掌上電腦正以其強大的多媒體性有和良好的可擴展性，逐步改變?nèi)藗儗τ趥鹘y(tǒng)PDA的認識。 Pocket PC的應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴展，已經(jīng)不再局限于日程、記事等簡單功能。它能夠勝傷從多媒體娛樂、文書處理，到諸如“交警事故的現(xiàn)場處理”等的各種應(yīng)用。這些，為高效的移動辦公、便攜式的娛樂等開創(chuàng)了新的局面，同時也是新的市場。因為，每一個新的應(yīng)用領(lǐng)域的出現(xiàn)，都伴隨著相應(yīng)的外設(shè)和應(yīng)用程序的需求。 本文將以一個輸入設(shè)備的開發(fā)為例，探討如何利用Motorola MC68HC908單片機以及Microsoft Embedded Visual Tools編程工具，開發(fā)Pocket PC掌上電腦的外設(shè)及其驅(qū)動程序。 1 Pocket PC的軟、硬件構(gòu)架 Pocket PC的生產(chǎn)廠商包括COMPAQ、HP、Toshiba、聯(lián)想、華碩等待，但其軟、硬件構(gòu)架是基本一致的。 1.1 Pocket PC的硬件構(gòu)架 Pocket PC的硬件是以Intel StrongARM SA-1110通用處理器為核心來構(gòu)建的。這是32位的RISC處理器，采用了ARM v4結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)，具有高性能（在206MHz條件下為2.1MIPS）、低功耗（在206MHz條件下小于400mW）的優(yōu)點。在該芯片中，除了 CPU核心外，還集成了豐富的I/O和系統(tǒng)控制模塊。使用SA-1110構(gòu)建的Pocket PC系統(tǒng)框圖如圖1所示。 
由圖1可知：在Pocket PC的構(gòu)架中，如要擴充外圍的輸入設(shè)備，可用的接口有IrDA、PCMCIA、UART串口，而USB為從接口，不適用。從使用的方便性來講，以IrDA 最好；而從功能的強大性來講，以PCMCIA最強。但綜合考慮開發(fā)簡便以及成本因素，則是普通串口最合適。 各廠商的Pocket PC產(chǎn)品均具備標準串口，但一般都是將串口與USB等其它接口集成起來，做在一個自定義的接插件標準中。 例如COMPAQ公司的iPAQ系列，就是采用自定義的14引腳插口，其引腳定義可以查閱網(wǎng)上資料iPAQ H3600 Hardware Design Specification。開發(fā)外設(shè)時，可以將其中與串口相應(yīng)引腳引出做成RS232插口，也可以直接使用符合該標準的14引腳插頭。 1.2 Pocket PC的軟件系統(tǒng) 通常所說的“Pocket PC”以及“Pocket PC 2002”平臺，就是Windows CE 3.0操作系統(tǒng)針對特定操作產(chǎn)品進行裁剪和開發(fā)后的定制化版本。 Windows CE是一種全新構(gòu)建的嵌入式操作系統(tǒng)，但是它在界面外觀以及編程接口上，與Windows NT操作系統(tǒng)極其相似。 基于這種相似性，Microsoft Embedded Visual Tools提供了開發(fā)Windows CE平臺軟件的最佳方案。它包括類似Visual Studio 6.0的C++/Basic開發(fā)環(huán)境、ARM交叉編譯器和鏈接器、x86平臺上的Pocket PC仿真器等等。 2 外設(shè)的開發(fā) 下面以一個輸入設(shè)備的開發(fā)為例，介紹如何開發(fā)Pocket PC掌上電腦的外設(shè)及其驅(qū)動程序。這是一個簡單的按鍵式輸入設(shè)備，可以認為是鍵盤或者游戲手柄。主要是為了解決Pocket PC的手寫輸入方式，在輸入大量方案和進行游戲娛樂時不夠方便的問題。 該輸入設(shè)備硬件部分用MC68HC908GP32型單片機設(shè)計實現(xiàn)，其固件程序負責(zé)完成掃描輸入、編碼、串行通信的功能。而Pocket PC上的接口驅(qū)動程序用Embedded Visual Tools開發(fā)，負責(zé)完成串行通信、解碼、向系統(tǒng)發(fā)出輸入消息的功能。此外，還可進一步實現(xiàn)組合按鍵、定制快捷輸入等高級功能。 2.1 硬件開發(fā) 整個輸入設(shè)備以MC68HC908GP32單片機為核心。該型號是Motorola HC08系列的通用型產(chǎn)品，片內(nèi)資源豐富，功能強大。系統(tǒng)框圖如圖2所示。
按鍵的輸入，可以使用普通的按鍵開關(guān)，也可以使用陣列的小鍵盤。按鍵輸入產(chǎn)生的信號，送往GP32的通用I/O口PortA和PortB，其中PortA是鍵盤模塊的接口，可產(chǎn)生鍵盤中斷。 單片機的串口通信，由其SCI異步串行模塊外接MAX232實現(xiàn)。 2.2 單片機的固件開發(fā) 單片機的固件程序用匯編語言編寫，使用P&EWIN-IDE編譯器進行編譯。程序的流程如圖3所示。
單片機的初始化，包括對基本配置、SCI串口和時鐘TIM1等部分的初始化，如表1所列。 表1 固件程序的初始化
如流程圖所示，固件程序在完成初始化后，就會嘗試與Pocket PC建立連接。 在向Pocket PC發(fā)送設(shè)備標識字節(jié)，并且反饋回正確的驅(qū)動字節(jié)后，認為成功建立了連接。之后，程序置位中斷允許位，開始進入空循環(huán)方式等待時鐘中斷。 每次時鐘中斷發(fā)生后，將讀取端口狀態(tài)，然后進行判別、編碼和送。輸入的按鍵消息編碼后用兩個字節(jié)發(fā)送、并且附加上發(fā)送次序標識。 串口通信使用查詢方式，通過反復(fù)查詢SCI發(fā)送和接收器的狀態(tài)，直到可以發(fā)送/接收數(shù)據(jù)為止。 *發(fā)送子程序 SENDATA：BRCLR7，SCS1，SENDATA STA SCDR RTS *接收子程序 GETDATA：BRCLR 5，SCS1，GETDATA LDA SCDR RTS 此外，Pocket PC的外設(shè)開發(fā)應(yīng)該做便攜、低功耗等方面的考慮。例如，在固件程序等待中斷的空循環(huán)體，加入一句WAIT指令，即在每次中斷調(diào)用返回后等待下次中斷期間，系統(tǒng)進入WAIT低功耗方式。因為每兩次中斷的間隔為100ms，而每次調(diào)用的中斷子程不超過幾十條指令，系統(tǒng)絕大部分的時間是等待；所以，這樣能夠比較明顯地降低功耗。 2.3 軟件的開發(fā) Pocket PC上的接口驅(qū)動軟件的開發(fā)，包括完成從串口獲取數(shù)據(jù)、解碼、向操作系統(tǒng)插入虛擬按鍵消息以及對于虛擬按鍵消息的設(shè)定等功能。接口驅(qū)動程序流程如圖4所示。
Windows CE操作系統(tǒng)在編程接口（API）上，保持了與Win32體系的高度兼容。同時，使用Embedded Visual Tools中的C++開發(fā)環(huán)境與使用VC++6.0具有很大的相似性。 在軟件的開發(fā)中，使用到的技術(shù)主要有串口通信、多線程、發(fā)送虛擬按鍵消息、讀寫注冊表等等。 這些功能都可以通過調(diào)用相應(yīng)的API函數(shù)實現(xiàn)，如表2所列。Windows CE是一個全新架構(gòu)的純32位系統(tǒng)，它針對有限資源、高穩(wěn)定度、模塊化的需求，對于Win32 API函數(shù)作了大量的修改和簡化。16位版本的API函數(shù)被舍棄，一些API函數(shù)對于Windows CE平臺無意義的參數(shù)被定義為忽略，而且絕大部分API函數(shù)的內(nèi)部實現(xiàn)已經(jīng)不同于Win32平臺了。但是，Windows CE版本的API函數(shù)在編程接口上與Win32平臺還是保持了基于一致（見表2），因而，有VC++開發(fā)經(jīng)驗的人，能夠比較快地轉(zhuǎn)向Windows CE的程序設(shè)計。 表2 程序使用的API函數(shù)
接口驅(qū)動程序（見圖5）在確認設(shè)備連接后，從設(shè)備獲取每次2字節(jié)的按鍵編碼，然后將其在程序界面中即時顯示出來，并且向Win CE的消息循環(huán)中插入相應(yīng)的虛擬按鍵消息，供其它應(yīng)用程序響應(yīng)；而輸入信號對應(yīng)的按鍵可以自行定義，并保存在注冊表中。
3 總結(jié) 在本文基礎(chǔ)上，如果采用數(shù)/模轉(zhuǎn)換、電機控制等模塊作為輸入/輸出信號，或是采用MC68HC908系列其它型號的單片機，則可以針對不同的需求開發(fā)出各種Pocket PC外設(shè)，實現(xiàn)如數(shù)據(jù)采集、測控、通信等各種功能，形成各種新的Pocket PC便攜式應(yīng)用方案。 此外，如果采用μC/OS-II實時操作系統(tǒng)以及IrDA協(xié)議棧，還可以開發(fā)出基于IrDA接口的PocketPC外設(shè)，將更加方便易用。 參考文獻 1. 劉慧銀.程建平.龔光華 Motorola微控制器MC68HC08原理及其嵌入式應(yīng)用 2001 2. 張友德.涂時亮.陳章龍 M68HC08系列單片機原理與應(yīng)用 2001 3. 陳章龍.涂時亮 嵌入式系統(tǒng)Intel StrongARM結(jié)構(gòu)與開發(fā) 2002 4. CHRIS MUENCH.精英科技 Windows CE權(quán)威指南 2001 5. Nick Grattan.Marshall Brain Windows CE 3.0 Application Programming 2001 6. Douglas Bo1ing.博彥科技 Windows CE程序設(shè)計 1999 作 者：清華大學(xué) 曾鳴 劉慧銀 來 源：單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 2003（7） |
