WinCE中OEM适配层点滴之系统初始化

OAL（OEM Adaptation Layer）既OEM 适配层，从逻辑上讲位于Windows CE内核和硬件之间，从物理上讲OAL各个模块代码被编译后（.lib）和其它内核库链接到一起形成Windows CE的内核可执行文件nk.exe。Windows CE内核在OAL层暴露了大量的函数和全局变量，利用这些函数和全局变量OEM可以编写中断处理、RTC、电源管理、调试端口、通用I/O控制代码等。图1更直观地描述了OAL的结构。CE安装目录的子目录中包含了OAL的部分源码，大多数情况下开发者对OAL只要修改即可，甚至无需修改。通过阅读本篇文章，开发者能够了解OAL的结构、暴露的接口的功能，可以在此基础上实现甚至增强OAL的功能.


图1 OAL结构图

　　因为OAL层代码大多数和CE启动时系统初始化工作有关，所以本篇文章以CE的启动顺序为线索。其它OAL知识在下一篇文章中讲解。

　　一、在Boot Loader解压CE内核镜像文件（nk.bin）后开始跳转到StartUp()，StartUp函数属于OAL层，此时CE操作系统内核还没有运行。StartUp函数的功能主要有两个，一是初始化CPU为已知状态（known state），二是调用内核初始化函数（x86平台为KernelInitialize，其它平台为KernelStart）。初始化CPU工作因CPU的不同而不同，如果是ARM系列，包括设置CPU为管理员模式、禁止IRQ和FIQ、禁止MMU、清空指令和数据缓冲、检测启动原因、配置GPIO和内存控制器、初始化RTC、保存OEMAddressTable地址等。执行完毕后调用KernetStart。如果是x86系列，包括设置CPU为保护模式、初始化内存控制器、保存OEMAddressTable地址等。执行完毕后调用KernetInitialize。
　
　　二、内核初始化函数的功能也因CPU的不同而不同，不过有一些功能是相同的，如初始化串口（为了输出调试信息）、调用OEMInit函数等。对于x86系列，初始化工作除了上述的功能外还包括读取OEMAddressTable内容、确定分页大小、内核重定位、初始化中断分配表、初始化分页表、内存初始化和其它初始化。对于其它系列CPU请参考CE帮助文档。

　　1. 串口调试：

　　串口调试函数包括OEMInitDebugSerial、OEMReadDebugByte、OEMWriteDebugByte等。从OEMInitDebugSerial的源码可以看出，系统从BOOT_ARG_PTR_LOCATION为首地址的结构中判断当前连接的串口是哪个，然后配置这个串口。如果你的设备的串口I/O地址设置和CE默认的一致的话，就能在CE内核得到CPU控制权到启动完毕这段时间里通过串口得到调试信息。

　　2. OEMInit

　　一般在OEMInit中初始化所有外围的硬件、初始化系统时钟（system tick）和RTC（real time clock）、初始化KITL（Kernel Independent Transport Layer）。例如I486平台的OEMinit函数，它先关联所有的IRQ和中断ID，然后初始化PCI总线、网络适配器、电源管理、PIC（可编程中断控制器）、系统时钟，最后检测是否有扩展内存。另外如果OEM要通过OAL暴露的函数指针或者全局变量来增强功能的话，就要在此函数中实现（在下面详细讲解）。

　　3. 检测扩展内存

　　我们都知道在config.bib配置文件中设置CE系统使用RAM总量（如果不知道请参考我的文章Platform Builder之旅系列），注意这个RAM总量不是总的物理内存的大小。PB编译的内核包含一个变量ulRAMEnd，将在config.bib中定义的RAM的起始地址 ＋ RAM大小的和赋值给ulRAMEnd。在CE内核的启动过程中，ulRAMEnd的值赋值给全局变量MainMemoryEndAddress，CE内核通过访问MainMemoryEndAddress得到RAM的总量信息。假如基于CE的设备附加了RAM，而MainMemoryEndAddress的值没有包括这段附加的RAM，结果CE内核无法知道已经附加了RAM。为了让CE内核了解附加RAM的信息，OEM应该编写一个函数检测RAM的总量，并把总量值赋给MainMemoryEndAddress。OAL暴露了一个函数指针pNKEnumExtensionDRAM，OEM应该把编写好的函数地址赋给这个函数指针。如果OEM不准备自己编写内存检测函数的话也可以调用OEMGetExtensionDRAM。从帮助文档中看出OEMGetExtensionDRAM这个函数能够检测内存的总量，但是CE的针对X86 平台的源码中没有具体编写这个函数的实现代码（见%_WINCEROOT%\PUBLIC\COMMON\OAK\CSP\I486\OAL\cfwpc.c）。也就是说在X86平台上调用OEMGetExtensionDRAM是检测不到RAM的。如果OEM有兴趣编写检测RAM总量的函数，可以调用现成的函数IsDRAM。这个函数也保存在cfwpc.c中。

　　三、内核初始化函数执行完毕后开始按如下步骤执行：

　　1. 内核创建用于与filesys.exe同步的事件对象SYSTEM/FSReady，之后启动filesys.exe。启动filesys.exe的意义是让filesys.exe读取注册表数据。

　　2. 内核等待事件SYSTEM/FSReady被触发，这个事件是由filesys.exe在做完一系列工作后触发。这一系列的工作内容如下：

　　2.1 先检测这是一次冷启动还是热启动，如果是冷启动，那么初始化对象存储内存区域。

　　2.2 调用OEMIoControl函数，I/O控制代码为IOCTL_HAL_INIT_RTC，也就是初始化RTC。

　　2.3 初始化数据库子系统和API、文件系统API、消息队列API。

　　2.4 如果操作系统镜像（nk.bin）包括RAM文件系统，那么读取Initobj.dat文件内容后创建一个RAM文件系统。

　　2.5 初始化注册表（在内存中形成注册表）。

　　2.6 如果此时device.exe没有启动，那么读取HKEY_LOCAL_MACHINE\System\StorageManager下“Dll”的值（这个值为存储管理器所在的.dll的文件名）并加载到内存。加载之后创建一个线程专用于初始化存储管理器，初始化之后此线程结束。

　　2.7 初始化NLS（national language support）。关于NLS请参见我的文章《CE下中文输入法编辑器》。

　　2.8 为数据库引擎设置本地ID。

　　2.9 读取Initdb.ini文件，安装在对象存储中的数据库。

　　2.10 触发SYSTEM/FSReady事件，之后filesys.exe处于等待状态，等待内核发通知给它。

　　3. 此时注册表已经存在于内存当中，内核开始读取如下位置数据：

HKEY_LOCAL_MACHINE\Loader\SystemPath

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\OOM\cbLow and cpLow

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\KERNEL\InjectDLL

HKEY_LOCAL_MACHINE\MUI\Enable and SysLang

HKEY_CURRENT_USER\MUI\CurLang

　　4. 内核设置低内存处理（out of memory）。低内存处理是指当前可用的内存非常少时，内核所做的解决方案（CE帮助文档中有详细说明）。

　　5. 内核在做好了上述工作后通知filesys.exe，由filesys.exe做其余工作。filesys.exe所做的工作内容如下：

　　5.1 读取HKEY_LOCAL_MACHINE\System\Events 下包含的所有事件对象名称并一一创建。

　　5.2 读取HKEY_LOCAL_MACHINE\Init 下包括的所有应用程序名称并一一启动。如果device.exe在列表中并且此时它已经启动了，那么触发SYSTEM/BOOTPHASE2事件，这会使device.exe重新读取注册表数据来完成最后的驱动程序初始化。

　　5.3 初始化时间区域（time zone）。