引 言

近年來，隨著硬件復雜性、多樣性和應用復雜性的增加，軟件開發(fā)工作量急劇增長，傳統(tǒng)的開發(fā)模式已經(jīng)不能適應系統(tǒng)z雜性的增長。而嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式軟件的運行平臺和開發(fā)平臺，它的引入極大地提高了軟件的開發(fā)效率，方便了軟件的維護。WindowsCE是微軟公司嵌入式、移動計算平臺的基礎，它是一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設備操作系統(tǒng)，它是精簡的Windows 95,Windows CE的圖形用戶界面相當出色。Windows CE作業(yè)系統(tǒng)是Windows家族中最新的成員，專門設計給掌上型電腦（HPCs）所使用的電腦環(huán)境。這樣的作業(yè)系統(tǒng)可使完整的可攜式技術與現(xiàn)有的Windows桌面技術整合工作。 Windows CE 被設計成針對小型設備（它是典型的擁有有限內(nèi)存的無磁盤系統(tǒng)）的通用操作系統(tǒng)，Windows CE 可以通過設計一層位于內(nèi)核和硬件之間代碼來用設定硬件平臺，各種處理器都有豐富的外部中斷源，中斷源和操作系統(tǒng)之間通常采用中斷機制來控制數(shù)據(jù)的交互。硬件廠商沒有為一些外部中斷源提供Windows CE下的驅動，所以有時驅動成為項目開發(fā)關鍵的一環(huán)。

1 Windows CE中斷處理

1.1 中斷產(chǎn)生

在Windows CE中，系統(tǒng)的中斷分為兩種：軟中斷和硬中斷。軟中斷是一種"信號機制",而不是由軟件產(chǎn)生的中斷信號。硬中斷通常是外部設備對CPU發(fā)出中斷信弓。一般來說，軟中斷是由操作系統(tǒng)內(nèi)核機制的事件產(chǎn)生的，例如定時器超叫，但是有的軟中斷由和硬件有關的中斷引起。例如，當外部產(chǎn)生一個硬中斷時，會產(chǎn)生和硬件相關的一個軟中斷，軟中斷是利用硬件中斷的概念，用軟件方式進行模擬，實現(xiàn)宏觀上的異步執(zhí)行效果。很多情況下，軟中斷和"信號"有些類似，同時，軟中斷又是和硬中斷相對應的，"硬中斷是外部設備對CPU的中斷","軟中斷通常是硬中斷服務程序對內(nèi)核的中斷","信號則是由內(nèi)核（或其他進程）對某個進程的中斷般來說，軟中斷是由內(nèi)核機制的觸發(fā)事件引起的（例如進程運行超時），但是不可忽視有大量的軟中斷也是由于和硬件有關的中斷引起的，例如當打印機端口產(chǎn)生一個硬件中斷時，會通知和硬件相關的硬中斷，硬中斷就會產(chǎn)生一個軟中斷并送到操作系統(tǒng)內(nèi)核里，這樣內(nèi)核就會根據(jù)這個軟中斷喚醒睡眠在打印機任務隊列中的處理進程。 這樣內(nèi)核就會在適當?shù)臅r機處理這個軟中斷，喚醒睡眠在相應任務隊列中的處理例程。

1.2 中斷處理模型

Windows CE提供了一個有效的中斷處理機制，它把對中斷的處理分為兩部分：中斷服務例程（ISR）和中斷服務線程（IST）。ISR通常要求短小精悍，效率要求很嚴格。它只決定該怎樣處理這個中斷，一般情況下不應該做太多的工作。大部分工作依靠IST處理，IST和CST（commON spanning tree,公共生成樹）共同構成整個交換機網(wǎng)絡的生成樹CIST（common and internal spanning tree,公共和內(nèi)部生成樹）。IST是CIST在MST域內(nèi)的片段，是一個特殊的多生成樹實例。根據(jù)IEEE802.1s規(guī)范的規(guī)定，MST實例能夠支持802.1Q和802.1s之間的互操作性。IST實例接收并且向CST發(fā)送BPDU.IST實例能夠將整個MST區(qū)域表示為到達外部世界的CST虛擬網(wǎng)橋。如將數(shù)據(jù)移到緩存或處理用戶某些特殊要求的工作。Windows CE中斷處理模型如圖1所示。

1.3 中斷處理過程

Windows CE支持兩種ISR:靜態(tài)ISR和可安裝ISR.靜態(tài)ISR只能靜態(tài)地編譯進內(nèi)核，運行時不能改變。與IST通信時，它也只能是單向的，即由ISR到IST.靜態(tài)ISR支持嵌套中斷，并且使用內(nèi)核堆棧?？砂惭bISR由內(nèi)核管理程序從動態(tài)鏈接庫中加載。和靜態(tài)ISR不同，它和IST的通信是雙向的，多個ISR可以與同一個中斷請求相關聯(lián)，系統(tǒng)按照加載驅動的順序依次調(diào)度。圖2為中斷處理過程。

對圖2的中斷處理過程作以下幾點解釋：

　　①當內(nèi)核的異常處理代碼接收到一個來自硬件的中斷時，內(nèi)核會偵測到一個異常情況發(fā)生，并會提交這個硬件中斷。

　　②內(nèi)核的中斷支持處理器通知ISR去禁止該中斷的重復提交，直到相關的中斷處理全部完成后，才再度使能該中斷。在這個過程中，允許高優(yōu)先級中斷觸發(fā)。為使系統(tǒng)能及時響應并處理發(fā)生的所有中斷，系統(tǒng)根據(jù)引起中斷事件的重要性和緊迫程度，硬件將中斷源分為若干個級別，稱作中斷優(yōu)先級。引入多級中斷是因為：為使系統(tǒng)能及時的響應和處理所發(fā)生的緊迫中斷，同時又不至于發(fā)生中斷信號丟失，計算機發(fā)展早期在設計中斷系統(tǒng)硬件時根據(jù)各種中斷的輕重在線路上作出安排，從而使中斷響應能有一個優(yōu)先次序。多級中斷的處理原則：當多級中斷同時發(fā)生時，CPU按照由高到低的順序響應。高級中斷可以打斷低級中斷處理程序的運行，轉而執(zhí)行高級中斷處理程序。當同級中斷同時到時，則按位響應。

　　③異常處理器調(diào)用ISR來響應中斷。

　　④內(nèi)核接收ISR返回值，依據(jù)該返回值決定如何處理中斷。

　?、輧?nèi)核觸發(fā)中斷支持管理器來喚醒中斷服務線程（IST）并激活該線程。

　?、蕻斨袛喾站€程（IST）被喚醒后，它開始處理相應的中斷。

　　⑦如果需要，中斷服務線程調(diào)用各種I/0例程訪問硬件來完成工作。

　?、嘀袛嗵幚斫Y束后調(diào)用InterruptDone函數(shù)通知內(nèi)核。

　?、醿?nèi)核調(diào)用OEMInterruptDone完成整個中斷處理過程，0AL通知底層硬件使能所有中斷。

2 中斷流驅動程序設計

2.1 驅動的概念

驅動程序是一個軟件模塊，其功能就是對設備、協(xié)議甚至某些服務進行管理。驅動程序是直接和設備進行通信的部分，設備可以是物理設備或邏輯設備。

流接口的驅動是基本的設備驅動類型，它實現(xiàn)一組固定的流接口函數(shù)。所有流接口驅動程序使用相同的接口并調(diào)用同一個函數(shù)集--流接口函數(shù)，大部分WindowsCE設備驅動都可用此模型來實現(xiàn)。流接口驅動程序由設備管理程序（Device.exe）自動加載、管理和卸載，也可以通過API函數(shù)手動加載、管理和卸載。

2.2 設計方法

Windows CE提供了幾種基于等待隊列的進程間通信手段，其中事件在驅動設計中經(jīng)常被用來引發(fā)某一個中斷處理。中斷是Windows CE驅動設計的關鍵之一，驅動程序需要實現(xiàn)特定設備的中斷響應、中斷引發(fā)的數(shù)據(jù)傳送和處理?？梢园淹庠O中斷時所需處理的任務封裝到流接口函數(shù)中，應用程序使用Windows CE操作系統(tǒng)的文件API函數(shù)與流接口進行通信，從而達到應用程序訪問驅動程序和操作硬件的目的。
本文以KEYl按鍵連接到S3C2440外部中斷EINTl（GPFl）引腳的按鍵電路為例，給出中斷流接口驅動程序的一般設計方法，電路原理圖如圖3所示。
 

流接口驅動程序的入口點函數(shù)、調(diào)用方式以及每個函數(shù)實現(xiàn)的功能如表1所列Ⅲ。其中電源管理函數(shù)，即EIT-PowerDown和EIT_PowerUp是可選的，這里沒有調(diào)用。

2.3 編寫代碼

在三星公司BSP包驅動程序的存放位置下新建一個目錄EINT,用文本編輯器建立5個文本文件，文件名分別為EINTl.c、EINTl.h、EINTl.def、sources、makefile.

從表1可以看出，驅動程序大部分功能都是在EIT_Init（）函數(shù)中完成的，在EINTl.c文件中編寫EIT_Init（）函數(shù)，如下所示。

EIT_Init（）函數(shù)中創(chuàng)建了外部中斷EINTl中斷服務線程gEINTIntrThread具體代碼如下所示。該函數(shù)首先創(chuàng)建外部中斷事件gWaitEvent（用于ISR通知IST外部中斷EINTl中斷觸發(fā)），然后調(diào)用內(nèi)核函數(shù)InterruptInitialize（）與gWaitEvent關聯(lián)起來，并使能該中斷。

其他幾個流接口函數(shù)編程簡單，這里不作詳細敘述。參考驅動目錄下其他驅動完成sources、makefile和EINT.def文件的編寫，當EINT目錄下的5個文件都編寫好后，在Platform Build 5.O編譯后，用Windows CE附帶的dumpbin工具（在Build菜單下）輸入命令：dlampbin/exports EINTl.dll,輸出結果如圖4所示，導出了表1所列的流接口函數(shù)。

結 語

Windows CE采用中斷方式處理外部設備的隨機輸入，提高了CPU的運行效率。本文用一個實例對中斷流驅動程序的開發(fā)進行了介紹，只需在此驅動程序的基礎上稍作修改就可完成其他中斷的驅動程序開發(fā)。驅動程序編譯成功后，通過進一步修改BSP的FILES目錄下的platform.bib和platform.reg文件，可將驅動加入到操作系統(tǒng)中。