基于USB闪存的嵌入式XP操作系统的开发及应用
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ISS N1009-8984 CN22-1323/N 长春工程学院学报(自然科学版)2009年第10卷第3期J.Changchun Inst.T ech.(N at.Sc.i Ed.i),2009,V o.l10,N o.330/31107-108基于USB闪存的嵌入式XP操作系统的开发及应用收稿日期:2009-05-06作者简介:陈洋(1981-),男(汉),吉林长春,在读硕士,主要研究:计算机网络。
陈洋1,齐宇岚2(1.长春工程学院软件学院;2.长春理工大学,长春130012)摘要:基于USB闪存对XPE(W i n do w s XP Embed-ded)嵌入式操作系统进行了开发试验研究,实现了从USB闪存上启动XPE嵌入式操作系统,总结了以USB闪存为存储介质开发W i n do w s Embedded操作系统的一般方法和优越性。
关键词:XPE操作系统;USB闪存;嵌入式操作系统中图分类号:TP316.7文献标识码:A文章编号:1009-8984(2009)03-0107-020引言随着微电子技术、软件技术的飞速发展,嵌入式操作系统已广泛应用于生物医学仪器、智能汽车、通信设备、网络设备、仪器仪表、手持设备等领域,成为当前研究与应用的热点。
W i n do w s XP E m bedded是一种嵌入式操作系统,可以以组件化的形式提供W indo w s操作系统的功能。
W i n dow sXP Embedded与W i n do w s XP Pr o fes-si o na l一样是基于二进制的,包含10000多个独立的功能组件,因此开发人员在自定义设备映像时可以选择组件,从而获得最佳性能。
W i n do w s XP E m bedded是基于W in32编程模型,可以采用V isual S 等常见的工具开发所需的应用程序,这样嵌入式操作系统与桌面应用程序可无缝集成,有利于缩短上市时间。
1U SB闪存USB不是惟一的接口标准,SD卡、CF卡,都是基于Flash的存储,只是和PC的接口标准不一样。
但是U SB2.0接口的速度是400M bps,远远比SD卡和CF卡快得多。
另外,USB的接口在PC上也要比SD、CF等接口普遍得多。
在价格上面,同样是Sand isk1G的存储,U盘要比CF卡便宜。
所以在嵌入式系统里面,用U盘作为启动设备要比CF卡更有优势。
但问题是XP以及XPE支持的标准启动设备是I DE以及SCS I,而不是USB闪存。
微软在2006年底推出W i n dow s XP Em bedded Ser v ice Pack2Fea-ture Pack2007升级包解决了这一问题。
这个升级包含有新的嵌入式组件)))USB Boo t2.0,可以识别和检测出USB启动设备,使XPE嵌入式系统的开发迈向了一个新的阶段。
2系统开发步骤本项实验利用W indow s E m bedded S tudio开发环境进行系统开发,并配以最新的Feature Pack 2007升级包,以USB2.0闪存作为存储介质,以X86结构计算机作为目标机进行XPE系统开发。
利用W indo w s Em bedded Studio开发以USB闪存为存储介质的嵌入式操作系统,主要包括以下几个步骤,如图1所示。
运行硬件分析程序分析计算机硬件配置运行组件设计器生成宏组件将宏组件导入组件数据库中运行目标设计器生成系统映像使用工具格式化U SB闪存将映像文件拷贝至U SB闪存启动系统图1以U SB闪存为存储介质的操作系统开发过程图下面将分别进行叙述:(1)运行硬件分析程序来分析当前机器的硬件配置情况操作系统与硬件紧密相关,只有充分地了解所支持的硬件,才能让操作系统正常稳定地运行。
由于X86结构计算机的硬件比较复杂,普通开发者很难对它充分地理解和熟悉,因此,微软提供了一个硬件分析工具来帮助开发者分析硬件。
W indow s XP Em bedded提供的这个工具叫做目标分析器(TargetAnalyzer),可以自动分析所在设备的硬件信息,目标分析器有2个版本:TA.exe和TAP.exe,TAP.exe是一个32位的应用程序,运行在W i n do w s2000和W indo w s XP上,可以运行一些高级的硬件检测。
TA.exe是一个16位应用程序,只能运行在DOS上,可以用来检测一些无法安装W i n-do w s2000及W i n do w s XP的系统,但检测的功能要差一些,有的硬件设备无法识别。
运行TA.exe或TAP.exe分析完成后会在程序所在同一个目录中产生一个X M L格式的输出文件:dev ices.pm q。
(2)运行组件设计器生成宏组件在组件设计器(Co m ponen t Dssinger)中导入de-vices.pm q文件,生成目标系统硬件配置宏组件de-vices.sl d。
将该组件设为/Selector Proto type Co m po-nent0类型,因为成为该类型的组件后,可以在Target Designer中单独地选取该组件所关联的各设备。
(3)将生成的宏组件devices.sl d导入组件数据库管理器(Co m ponent Database M anager)组件数据库包含硬件驱动、系统内核、系统软件等不同类别共10000多个组件,这也是嵌入式系统的主要优点,可以任意定制组件,添加不同的功能。
(4)运行目标设计器(T arget Designer)生成系统映像新建一个扩展名为SLX类型的配置文件,这个配置仅仅是一个空的开发框架,在该配置中添加宏组件和基本的文件系统支持组件,包括FAT、NTFS 格式支持组件、NT加载组件等。
为了支持USB闪存的启动,还必须添加USB Boo t2.0组件,这是决定能否从USB设备启动系统的关键。
添加完成后使用目标设计器自动检测组件的关联关系,并自动把缺少的组件添加到配置中。
在关联检查无误后,就可以建立生成XPE运行时的映像了。
(5)使用工具格式化USB闪存在W i n dow s XP E m bedded Serv ice Pack2Fea-ture Pack2007升级包中包含USB闪存格式化程序UFDprep.ex e,可将启动扇区写入到USB闪存中。
在命令提示符下运行UFDprep命令的格式为:c:\ >ufdprep<drive>,dri v e就是将要格式化的USB闪存的盘符。
格式化完成后便可以存放嵌入式XP系统映像。
(6)将映像文件拷贝至USB闪存启动系统将上述映像文件拷贝至USB闪存中,并且设置目标机B I O S启动选项为USB闪存,即可启动嵌入式XPE操作系统。
系统首次启动后进行FB A(First BootAgen t),通过执行该过程形成最终的操作系统。
3应用基于USB闪存的嵌入式XP操作系统可以应用于对设备进行统一诊断以及故障解决。
首先可以通过嵌入式XP工具定制出一个小型的系统(大约100M左右),然后在这个系统里面加入对设备的检测工具,最后把定制好的系统部署在U SB闪存上。
这样工程师在检查某个启动失败的系统时,可以插入一个USB闪存,并通过启动映像系统来追踪调试、诊断系统。
也可以将日志文件保存到U SB闪存上,以便将来进行更加深入的分析。
这样可以大大提高维护的工作效率。
4结语(1)通过对W i n do w s XP E m bedded Serv ice Pack 2Feature Pack2007开发工具的研究,总结了开发W i n dow s Embedded操作系统的一般方法,实现了以USB闪存为存储介质开发嵌入式XPE操作系统。
(2)W i n do w s XP E m bedded系统内核小、占用系统资源少、启动速度快。
XPE占用的存储空间为100M B,仅为XP系统的1/10。
操作系统尺寸和运行效率是成正比的,更小尺寸的操作系统映像就会获得更快的运行和启动速度。
(3)通过USB启动系统能够适应很多原来用户提出的配置和维护应用场景,还为他们的嵌入式设备提供额外的启动介质选择,极大地扩展了W i n-do w s XP Embedded的嵌入式特性集。
XPE操作系统在USB闪存上的实现,将会使嵌入式XPE操作系统在各个领域中得到广泛应用。
参考文献[1]微软公司M i c roso ft Co rpo ra ti on.用USB启动W i ndows XPEmbedded[J].嵌入式系统特刊,2007,(05):63.[2]王太勇,何慧龙,邓学欣,等.基于E W F保护的X PE操作系统的开发与应用[J].同济大学学报,2006,34(03):410)413[3]Sean D li m i ng,John R M ali n.Boot X P E m bedded fromU SB F lash[M].U n ited S tates:SJJ E m bedded M icro So l u-ti ons,2006.Experi m ental st udy on e mbedded operation syste m based on US B flashC H E N Y ang,et a.l(Faculty o f Soft w are,Changchun Instit u teof Technology,Changchun130012,China)A bstract:The research on develop i n g W i n do w s XP e m bedded operati o n syste m w as discussed in the pa-per,and the booting XP e mbedded opera ti o n syste m for m USB flash w as realized.K ey w ords:W i n dow s XP e m bedded OS;USB flash;e m bedded operation syste m108长春工程学院学报(自然科学版)2009,10(3)。
