[科普中国]-Windows CE操作系统

发展历史

Windows CE是被设计用来为嵌入式开发者在复杂的嵌入式应用软件环境中应用。“CE”这个名字的来源已无准确历史档案可查。但是微软内部的人员普遍认为CE中的C代表袖珍（compact）、消费（consumer）、通信能力（connectivity）、伴侣（companion）；而E则代表电子产品（electronics）。

1996年11月，微软正式进入嵌入式市场，并推出Windows CE1.0版本。Windows CE2.X版本中在多个方面内对嵌入式系统进行了显著的改良，包括了简单的、基于向导的操作系统配置，可导出SDK以进行应用程序开发，支持多媒体等。Windows CE3.0版本中强化了因特网服务的部分并开始支持实时系统。Windows CE4.0版本中提供了经过时间考验的并非常多样化的特性囊括许多最新技术以帮助开发者开发智能小型化设备。在 Windows CE.NET4.2取得成功的基础上，微软公司在2005年推出了 Windows CE5.0，系统首次支持了Direct3D，这就意味着基于WindowsMobile的手持设备在游戏和多媒体上有了更大的发展空间。伴随着移动计算相关技术的不断进步，以及移动设备应用的日趋广泛，微软公司又在2006年推出了Windows CE6.0，这也是目前最新版本的Windows CE。在 Windows CE6.0中，微软首次提出了ExFAT文件系统这一概念，在Windows EmbeddedCE6.0中，系统直接支持了802.11i、WAP2、802.11e（无线QoS）、蓝牙A2DP/AVRCP的AES加密等，为无线通信建立了一个稳定、安全以及可靠的应用环境。Windows EmbeddedCE6.0还更新了多媒体方面的功能。

Windows CE的结构Windows CE采用层状的体系结构，有层次性强、可移植性好、组件化可剪裁、强调编程接口和支持上层应用等特点。其从下而上可分为4层：硬件层、OEM硬件适配层、操作系统服务层和应用层。其结构如下图所示。

Windows CE硬件层Windows CE系统所需的最小硬件配置包括 Windows CE支持的32位处理器、用于线程调度的实时时钟、用于存储运行操作系统的足够的存储器。通常，硬件平台应可以支持其他的外设，例如串口、网卡、键盘、鼠标等。对于不同的硬件平台，需要将操作系统移植到系统内，微软为几种参考平台提供了完整的CE定制方案。其中基于PC机的参考平台是微软内部用于开发和测试 Windows CE操作系统的，它可以作为开发 Windows CE应用程序和开发X86设备驱动的参考平台。在微软Windows CE Platform Builder3.0中包含了CEPC开发平台的系统原代码。

OEM硬件适配层OEM硬件适配层界于系统服务层与硬件之间，用来抽象硬件功能，实现操作系统的可移植性。OEM硬件适配层分为OEM抽象层（OAL）和设备驱动开发程序两部分。OAL部分提供与处理器平台有关的硬件小驱动程序，它与处理器、中断、内存、时钟和调试口等核心设备相关，用于屏蔽处理器平台的细节，提供操作系统内核的可移植性。设备驱动程序部分为Windows CE提供设备控制，包括LCD/LED/VGA显示设备、鼠标、键盘和触摸屏、语音处理设备和扬声器、串口和基于并口的打印机、PC卡接口和 ATA磁盘驱动器或其他存储卡、Modem卡等。

Windows CE操作系统服务层Windows CE操作系统服务层包含了4个主要模块：

1、内 核

内核提供进程和线程的管理、内存管理和中断处理等系统服务。Windows CE内核借鉴了台式机上 Windows系统的许多优点。如采用轮先执行、多线程、多任务和保护模式运行机制，支持本地化统一字符编码标准，以便实现程序的国际化应用。与台式机上的Windows系统内核不同点在于：Windows CE内核完全采用动态链接库（DLL）对内存的使用进行最优化，动态链接库中的过程被编写成一种可再入性的代码，它是允许程序共享公用例程，因此应用程序可以做得很小，它驻留于内存的代码总量可以减少到最低程度。

2、文件系统的持久存储

文件系统支持信息的持久存储，Windows CE文件系统的主要特征是支持信息的持久存贮管理，即对RAM中的存贮的信息进行管理。Windows CE文件系统支持多达9个文件分配表，每一个文件分配表被视为一个存贮卡，为了避免因电源掉电等故障造成的数据丢失，Windows CE文件系统能跟踪对文件分配表的操作，从而实现对数据的恢复。持久存贮的数据类型包括用户应用程序和数据文件、数据库以及系统注册表。

3、通信系统

Windows CE的通信系统能支持范围广泛的数据传送和接收方式，充分体现了移动计算特性，它能够完成的通信任务包括：使基于 Windows CE的设备之间交换信息；台式机或网络上下载文件；发送和接收电子邮件；向服务器发送数据；浏览因特网；阅读条形码。为了达到上述不同的通信要求，Windows CE支持两种基本的通信方式：串行通信和网络通信，如串行电缆、红外线收发器、无线收发器、调制解调器和条形码阅读器等。

4、图形、窗口和事件子系统

也称GWES，它是用户、应用程序和操作系统之间的图形用户接口。用户的输入/输出界面都通过GWES来实现。GWES支持所有窗口、对话框、菜单、按钮和所有包装Windows CE的用户接口资源。Windows CE的用户界面的独特之处在于它可以使用笔触式的触摸屏来模仿鼠标器的单击操作。

应用层应用层是应用程序的集合，通过Win32 API来获得操作系统服务。Windows CE同时提供了一个外壳模块，使用户可以根据自身硬件系统的需要，利用 Windows CEShellAPI开发自己的Shell。例如，在系统中定制自己的软键盘；同时提供对因特网的开发支持。1

Windows CE的特性1、强大的内核功能

从操作系统内核的角度看，Windows CE具有灵活的电源管理功能，包括睡眠/唤醒模式。在 Windows CE中，还使用了对象存储技术，包括文件系统、注册表及数据库。它还具有很多高性能、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、支持大容量堆等。

Windows CE是专门面向嵌入式系统的。它具有专门为实时嵌入应用而设计的、抢先式多任务的操作系统核心，可以烧入ROM，操作系统核心只用500KB的ROM和250KB的RAM。

2、良好的通信能力

Windows CE拥有良好的通信能力。它广泛支持各种通信硬件，亦支持直接的局域网连接以及拨号连接，并提供与PC、内部网以及因特网的连接，包括用于应用级数据传输的设备至设备间的连接。在提供各种基本的通信基础结构的同时，Windows CE还提供与Windows9x/NT的最佳集成和通信。

3、友好的图形界面功能

Windows CE的图形用户界面相当出色。它拥有基于微软公司的因特网浏览器的因特网浏览器。此外，还支持True Type字体。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各种专门的图形用户界面。Windows CE甚至还能支持诸如手写体和声音识别、动态影像、3D图形等特殊应用。

4、易于移植

在嵌入式系统内，使用的处理器的类型要远远多于 PC机（X86占了主要部分）。Windows CE的内核几乎完全是用C语言写的，因此很容易移植到多种不同的32位微处理器中。Windows CE通过OEM适配层可以调整用于任何硬件平台。OEM适配层是位于内核和硬件之间的底层代码。这层代码允许OEM调整 Windows CE到自己的目标平台。

5、与Win32兼容

从编程的角度看，Windows CE所支持的编程界面是大家所熟悉的 Win32API的子集，它支持600多种最常用的Win32API。

6、支持多种开发工具

Windows CE支持的开发工具相对比较丰富，包括Embedded Visual Studio C 和Embedded Visual StudioB、平台构造器（Platform Builder）以及仿真平台等。

7、多种连接方式

Windows CE可以连接到桌式PC进行数据同步，Windows CE支持几种通信方式包括：串口、并口、网线和红外线端口。Windows CE提供了以下的API实现多种通信方式，例如Win32API用于基本串口通信、TAPI和RAS用于高级串口通信，以及TCP/IP、Winsock API、网络服务器、WinInet API等。2