利用MC68HC908開發(fā)Pocket PC掌上電腦外設(shè)

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(jì)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PEWIN-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

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(jì)。

表1 程序使用的API函數(shù)