嵌入式操作系统原理 —— Windows CE

嵌入式操作系统原理 ——Windows CE 第八章应用程序设计

内容概述 • 独特的Windows CE • Windows CE编程基础 • Windows CE编程技术

1 独特的Windows CE • 微处理器多样化 • CE不运行现有的程序 • CE有严格的内存限制 • CE硬件并不十分标准化 • 文件I/O的差别

1.1 微处理器多样化 • 其它Windows平台是Intel x86兼容的微处理器 • CE设备支持的微处理器包括： • ARM(包括Intel 的XScale) • SHx • MIPS • x86

1.2 CE不运行现有的程序 • 现有Windows程序必须重新编译才能在Wince上运行 • 有些API被删除，有些被代替，还增加了一些其它的API • 字符集的区别，Windows 2000支持Unicode和ANSI， Windows 98只支持ANSI，WinCE使用Unicode • 提供了新的针对特定平台的控件，如命令栏（提供的功能类似菜单和工具栏，以减少占用屏幕的空间），而某些标准控件却减少了其功能

Wince只有4G的虚拟内存空间 2GB是为操作系统保留的应用程序的2GB分成了33个slot(槽) 每个槽32MB 每个槽对应一个进程 1.3 CE有严格的内存限制

1.4 CE硬件并不十分标准化 • PC机组成：运算器、控制器、存储器、输入输出设备 • 各个CE设备的结构各不相同，而且通常没有鼠标、显示器（如果需要显示则大多使用触摸屏）

但是Windows CE编程仍然是Windows编程，有相同的消息循环、相同的窗口，大部分相同的资源和控件等,仍然是事件驱动的编程模型

2 Windows CE编程基础 • Windows消息处理机制 • 创建Win32应用程序 • Unicode • 诊断输出APIs • 文件I/O

Windows 产生一个消息 发送消息到拥有窗口的应用程序的消息队列中应用程序预处理消息 Windows发送该消息，即调用适当的窗口过程应用程序删除该消息并回叫Windows发送该消息窗口过程处理该消息 2.1 Windows 消息处理机制 • 操作系统发送消息给应用程序，应用程序响应相应的消息，进行消息处理

Windows消息处理机制代码示例 代码来源：Page101-108 Programming Microsoft Windowss CE.NET 3rd edition, Douglas Boling,Microsoft Press KeyTrac.h #define dim(x) sizeof(x)/sizeof(x[0]) …… //定义一个结构体，来表示消息和对应的处理函数 struct decodeUINT{ UINT Code;//消息 //处理函数 LRESULT (*Fnx)(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM); };

…… //注册主窗口 int InitApp(HINSTANCE); //创建主窗口 HWND InitInstance(HINSTANCE,LPWSTR,int); //清理工作 int TermInstance(HINSTANCE,int); //窗口过程 LRESULT CALLBACK MainWndProc(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM)

//下面几个函数是相应的消息处理函数 LRESULT DoCreateMain(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM); LRESULT DoPaintMain(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM); LRESULT DoKeysMain(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM); LRESULT DoDestroyMain(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM);

KeyTrac.cpp #include <windows.h> #include "KeyTrac.h" #include <commctrl.h> //应用程序名(使用的是Unicode/ANSI通用形式） const TCHAR szAppName[ ]=TEXT(“KeyTrac”); //程序句柄 HINSTANCE hInst; …… TCHAR szMsgTxt[64];

//消息及其处理函数结构体数组 const struct decodeUINT MainMessages[ ]={ WM_CREATE,DoCreateMain, WM_PAINT,DoPaintMain, WM_KEYUP,DoKeysMain, …… WM_KEYDOWN,DoKeysMain, WM_SYSKEYUP,DoKeysMain, WM_DESTROY,DoDestroyMain };

//程序的入口点是WinMain int WINAPI WinMain( HINSTANCE hInstance, //程序的句柄 HINSTANCE hPrevInstance, //为了兼容Win16程序而设置，总为0 LPTSTR lpCmdLine, //指向一个包含命令行文本的Unicode字符串 int nCmdShow) /*确定了该程序主窗口的初始状态在Windows CE中，这个参数的值只允许有3种状态正常(SW_SHOW) 隐藏//(SW_HIDE) 可见却不是活动窗口(SW_SHOWNOACTIVATE) */

{ MSG msg; //消息 int rc=0; HWND hwndMain; //主窗口 rc=InitApp(hInstance); //注册主窗口 if(rc) return rc; hwndMain=InitInstance(hInstance,lpCmdLine,nCmdShow); //创建主窗口初始化 if(hwndMain==0) return 0x10;

int InitApp(HINSTANCE hInstance) { WNDCLASS wc; wc.cbClsExtra=0; …… wc.hInstance=hInstance;//句柄 wc.lpfnWndProc=MainWndProc;//指定窗口过程函数 wc.lpszClassName=szAppName;//程序名 …… if(RegisterClass(&wc)＝＝0) return 1;//注册窗口类 return 0; }

{ MSG msg; //消息 int rc=0; HWND hwndMain; //主窗口 rc=InitApp(hInstance); //注册主窗口 if(rc) return rc; hwndMain=InitInstance(hInstance,lpCmdLine,nCmdShow); //创建主窗口初始化 if(hwndMain==0) return 0x10;

HWND InitInstance(HINSTANCE hInstance,LPWSTR lpCmdLine,int nShowCmd) { HWND hWnd; hInst=hInstance; hWnd=CreateWindow(szAppName, TEXT("KeyTrac"), WS_VISIBLE, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, NULL, NULL, hInstance, NULL);

if(!IsWindow(hWnd)) return 0; ShowWindow(hWnd,nShowCmd); /*使窗口的属性和主程序//指定的相同*/ UpdateWindow(hWnd); /*强制Windows发送WM_PAINT消//息给刚创建的窗口*/ return hWnd; } // InitInstance 结束

{ MSG msg; //消息 int rc=0; HWND hwndMain; //主窗口 rc=InitApp(hInstance);//注册主窗口 if(rc) return rc; hwndMain=InitInstance(hInstance,lpCmdLine,nCmdShow); //创建主窗口并初始化 if(hwndMain==0) return 0x10;

while(GetMessage(&msg,NULL,0,0)){ /*开始接收操作系统消息，直到得到消息WM_QUIT时GetMessage函数返回0，退出循环*/ TranslateMessage(&msg);/*将键盘消息转换成字符消息*/ DispatchMessage(&msg);/*通知操作系统将消息发送到应用程序适当的窗口，事实上就是操作系统调用相应的窗口过程，在此程序中就是调用MainWndProc */ } return TermInstance(hInstance,msg.wParam); /*清理工作，如释放内存等*/ }

//窗口过程，由操作系统调用 LRESULT CALLBACK MainWndProc(HWND hWnd, UINT wMsg,WPARAM wParam,LPARAM lParam) { int i; for(i=0;i<dim(MainMessages);i++) { //调用对应的消息处理函数 if(MainMessages[i].Code==wMsg) return (*MainMessages[i].Fnx)(hWnd,wMsg,wParam,lParam); } return DefWindowProc(hWnd,wMsg,wParam,lParam); //调用系统的默认处理函数 }

int TermInstance(HINSTANCE hInstance,int nDefRC) {return nDefRC;} /*因为此程序比较简单，不需要做额外的清理工作 ;以下是消息处理函数，省略细节*/ LRESULT DoCreateMain(HWND hWnd,UINT wMsg,WPARAM wParam,LPARAM lParam) { …… } LRESULT DoPaintMain(HWND hWnd,UINT wMsg,WPARAM wParam,LPARAM lParam) { …… } LRESULT DoKeysMain(HWND hWnd,UINT wMsg,WPARAM wParam,LPARAM lParam) { …… } LRESULT DoDestroyMain(HWND hWnd,UINT wMsg,WPARAM wParam,LPARAM lParam) { …… }

2.2 创建Win32应用程序（eVC）

Windows CE应用程序的类型 • 空项目已有源代码文件时选择，仅需要将这些文件放到一起进行编译链接构造应用程序 • 简单 Windows CE 应用程序选择简单 Windows CE应用程序可得到程序入口点WinMain。用于没有开头的 Windows CE系统, 因为最后的选项（即典型Hello World应用程序）要求有窗口管理器 • 典型 Hello World应用程序当平台支持全部窗口和GWES的图形部分时选择典型 ‘Hello World’ 应用程序

创建Win32应用程序 • 更改BIB文件 • 最好在PROJECT.BIB文件中修改 • 通过Platform Builder修改PROJECT.BIB文件 • PROJECT.BIB文件内容 • MODULES • 通常是可执行程序，默认为XIP（就地执行） • 此部分的文件通常是非压缩的 • FILES • 包含静态数据文件 • 此部分的文件为压缩的

2.3 Unicode • Unicode具备的功能 • 字符和字符串的不同表示 • 编写Unicode源代码

Unicode具备的功能 • 使用Unicode进行应用程序开发可以满足产品国际化 • 可以很容易地在不同语言之间进行数据交换 • 使开发者能够分配支持所有语言的单个二进制.exe文件或DLL文件 • 提高应用程序的运行效率

字符和字符串的不同表示 • ANSI 字符和字符串 • ‘H’ • “Hello World” • 存储为char(signed)或者明确指明为unsigned • Unicode字符和字符串 • L‘H’ • L“Hello World” • 存储为w_char(unsigned short) • 双模式 • TEXT(‘H’) • TEXT(“Hello World”)

编写Unicode源代码 • C运行时库对Unicode的支持 • Windows定义的Unicode数据类型 • Windows中的Unicode函数和ANSI函数 • Windows字符串函数 • 为适应Unicode，编写应用程序的一些原则 • Unicode和ANSI之间的转换

C运行时库对Unicode的支持 • 标准的C头文件String.h中定义了一个wchar_t数据类型来表示一个Unicode字符： typedef unsigned short wchar_t; • 但是标准的C运行时字符串函数只能对ANSI字符串进行操作。ANSI C补充了一组函数用于对 Unicode字符串进行操作。

C运行时库字符串函数比较

C运行时库的转换函数 • 从Unicode转换 • 转换成Unicode

编写ANSI/Unicode通用的源代码原则 • 应该包含Tchar.h文件而非String.h文件。这样如果在源代码中有定义_UNICODE，则调用相对应的Unicode函数，否则调用ANSI函数。 • 定义字符串时应使用TCHAR数据类型。 • 在源代码如果定义了_UNICODE，则TCHAR的声明如下：typedef wchar_t TCHAR， • 否则TCHAR的声明如下：typedef char TCHAR • 应使用_TEXT(“string”)-----ANSI/Unicode这种方式，否则一旦用到不同的系统中就可能产生编译错误

Windows定义的Unicode数据类型 • WCHAR----Unicode字符 • PWSTR----指向Unicode字符串的指针 • PCWSTR----指向一个恒定的Unicode字符串的指针 • PTCHAR----ANSI/Unicode通用字符串的指针 • PCTSTR---- ANSI/Unicode通用的一个恒定字符串的指针 • 对于PTCHAR和 PCTSTR的具体数据类型，要看源代码中是否定义了UNICODE宏（注意不是_UNICODE)

Windows中的Unicode函数和ANSI函数 在Windows中很多函数都有两个版本，一个ANSI版本，一个Unicode版本。例如： HWND WINAPI CreateWindowExW(……); //Unicode版本 HWND WINAPI CreateWindowExA(……); //ANSI版本但是代码中只需使用WINAPI CreateWindowEx就可以了，因为Windows的WinUser.h文件中有以下定义： #ifdef UNICODE #define CreateWindowEx CreateWindowExW #else #define CreateWindowEx CreateWindowExA #endif

Windows字符串函数 • 在程序中尽量使用Windows提供的字符串操作函数来代替使用C运行时字符串函数，这样可以提高应用程序的执行效率，因为这些函数常常因为大型应用程序使用而已经装入了RAM中。这些函数名同时包含了大小写字母。例如：StrCat、StrChr、StrCmp、StrCpy等等。同其它很多Windows函数一样，它们也都有Unicode和ANSI两个版本。 • 另外，Windows还提供了另一组对Unicode字符串进行操作的函数：lstrcat、 lstrcmp、 lstrcmpi、 lstrcpy、 lstrlen、CharLower、CharUpper等。

为适应Unicode，编写应用程序的一些原则 • 将文本串视为字符数组，而不是chars数组和字节数组 • 将通用数据类型（如TCHAR和PTSTR）用于文本字符和字符串 • 将显式数据类型（如BYTE和PBYTE）用于字节、字节指针和数据缓存。 • 将TEXT宏用于原义字符和字符串 • 执行全局性替换（例如用PTSTR替换PSTR) • 修改字符串运算。例如应该使用sizeof(szBuffer)/sizeof(TCHAR)而不应使用sizeof(szBuffer)来获得缓存的大小。

Windows 中Unicode和ANSI之间的转换 多字节字符串转换成Unicode字符串 int MultiByteToWideChar（ UINT uCodePage，DWORD dwFlags， PCSTR pMultiByte，//要转换的字符串指针 int cchMultiByte，/*要转换的字符串长度（以字节计算）*/ PWSTR pWideCharStr，/*转换后的Unicode字符串缓存指针*/ int cchWideChar）；/*转换后的Unicode字符串缓存的最大值（以字符计算)*/

Windows 中Unicode和ANSI之间的转换 Unicode字符串转换成多字节字符串 WideCharToMultiByte（UINT uCodePage， DWORD dwFlags， PWSTR pWideCharStr，/*需转换的Unicode字符串缓存指针*/ int cchWideChar，/*要转换的字符串长度（以字符数计算）*/ PCSTR pMultiByte，/*转换后的字符串指针*/ int cchMultiByte，/*转换后的字符串缓存区大小（以字节计算）*/ PCSTR pDefaultChar,/*无法转换时使用的默认字符*/ PBOOL pfUsedDefaultChar);/*是否使用默认字符*/

2.4 诊断输出APIs • MessageBox • 显示信息窗口 • 必须在包含GWES模块的系统中才能使用 • 例如 • NKDbgPrintfW • 在调试器中设定格式和显示格式信息 • 可以在任何地方使用 • 例如

2.5 文件I/O • WinCE没有当前目录的概念 • 所有的文件名都必须以“\”开始 • 文件名需是Unicode • 使用GetModuleFileName()函数得到应用程序路径 • Memory-Mapped I/O • 应用程序读写文件时使用,例如MapViewOfFile() • 在Windows CE上使用时，比传统的文件读写操作速度快 • 需要较少的内存

3 Windows CE编程技术 • Native application----使用Embedded Visual C＋＋ • Managed application----使用Visaul Studio .NET

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