利用MC68HC908開發(fā)Pocket PC掌上電腦外設(shè)

摘要：概述Pocket PC掌上電腦的軟、硬件構(gòu)架;以一個輸入設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用為例，介紹如何利用Motorola MC68HC908單片機(jī)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。 關(guān)鍵詞：MC68HC908 Pocket PC Windows CE 外設(shè) 目前，Pocket PC掌上電腦正以其強(qiáng)大的多媒體性有和良好的可擴(kuò)展性，逐步改變?nèi)藗儗τ趥鹘y(tǒng)PDA的認(rèn)識。 Pocket PC的應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)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?yàn)?，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(jī)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(diǎn)。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(kuò)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(qiáng)大性來講，以PCMCIA最強(qiáng)。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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(rèn)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(jìn)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(jī)設(shè)計實(shí)現(xiàn)，其固件程序負(fù)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(fù)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(jìn)一步實(shí)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(jī)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(qiáng)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(jī)的串口通信，由其SCI異步串行模塊外接MAX232實(shí)現(xiàn)。 2.2 單片機(jī)的固件開發(fā) 單片機(jī)的固件程序用匯編語言編寫，使用P%26;amp;EWIN-IDE編譯器進(jìn)行編譯。程序的流程如圖3所示。 單片機(jī)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 地 址寄存器值描 述 $001E CONFIG1 01 屬性設(shè)置 $001F CONFIG2 3D $0036 PCTL 71 鎖相環(huán)(產(chǎn)生2.4576MHz內(nèi)部總線時鐘) $0037 PBWC E0 $0038 PMSH 01 $0039 PMSL 2C $003A PMRS 80 $0013 SCCR1 40 SCI(9600bps雙向傳輸速率) $0014 SCCR2 0C $0019 BAUD 02 $0023 T1MODH 1E TIM1時鐘(溢出中斷10次/s) $0024 T1MODL 00 $0020 T1SC 55 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(biāo)識字節(jié)，并且反饋回正確的驅(qū)動字節(jié)后，認(rèn)為成功建立了連接。之后，程序置位中斷允許位，開始進(jìn)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(jìn)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(biāo)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(jìn)入WAIT低功耗方式。因?yàn)槊績纱沃袛嗟拈g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(shí)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(shí)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(yàn)的人，能夠比較快地轉(zhuǎn)向Windows CE的程序設(shè)計。 表1 程序使用的API函數(shù) API函數(shù) 功 能 注 釋 CreateFil() 以文件名為“COM1：”打開串口，返回個文件句柄 ReadFile() 根據(jù)文件句柄，從串口讀取字節(jié) WriteFile() 根據(jù)文件句柄，向串口發(fā)送字節(jié) PurgeComm() 清除串口之前的任務(wù)和數(shù)據(jù) CreateThread() 創(chuàng)建新的線程，一個負(fù)責(zé)程序界面和主要功能，另一個負(fù)責(zé)串行通信 keybd_event() 向系統(tǒng)的消息隊列中插入自定義的虛擬按鍵消息，第一個參數(shù)是要發(fā)送的虛擬按鍵鍵碼 RegCreateKeyEx() 在注冊表指定位置創(chuàng)建一個鍵，返回鍵的句柄 RegSetValueEx() 在指定的鍵內(nèi)設(shè)定一個值 RegOpenKeyEx() 打開指定的鍵(獲得鍵的句柄) RegQueryValueEx() 關(guān)閉已打開的鍵接口驅(qū)動程序(見圖5)在確認(rèn)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(jī)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(jī)，則可以針對不同的需求開發(fā)出各種Pocket PC外設(shè)，實(shí)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(shí)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。