嵌入式高速實時數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)的開發(fā)可行性實施報告

1、嵌入式高速實時數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)的開發(fā)可 行 性 研 究報告總論1、 項目所處技術領域產(chǎn)業(yè)政策 22、項目所處技術領域技術發(fā)展現(xiàn)狀 23、 項目技術先進性對相關領域技術進步的推動作用 44、項目工作進度安排 45、項目經(jīng)費預算情況 5二、技術方案論述1、項目技術關鍵點、創(chuàng)新點 三、項目實施支撐條件181、工作基礎2、工作條件3、項目主要成員情況四、項目預期經(jīng)濟效益201、預期市場需求2、項目技術方案論述2、預期盈利水平581818192020五、項目預計社會效益、環(huán)境效益 211、 預計社會效益 212、 預計環(huán)境效益 22一、 總論1 、項目所處技術領域產(chǎn)業(yè)政策“十五”期間， 我國軟件產(chǎn)業(yè)保持

2、年均 30%的增長速度高速發(fā)展， 產(chǎn)業(yè) 規(guī)模不斷擴大，軟件出口持續(xù)攀升，軟件企業(yè)管理和創(chuàng)新能力都取得了顯 著進步，軟件人才隊伍逐步壯大。軟件產(chǎn)業(yè)為促進國民經(jīng)濟發(fā)展做出了突 出貢獻?！笆晃濉逼陂g，軟件產(chǎn)業(yè)仍然是國民經(jīng)濟增長的亮點。中央各有關 部委、地方各省市都出臺了一系列鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策。 根據(jù)省 科技“十一五”專項規(guī)劃的目標要求，軟件產(chǎn)業(yè)中的嵌入式軟件研究開 發(fā)作為電子信息領域的重大項目之一，被列為“十一五”期間優(yōu)先啟動、 重點突破的重大科技專項。同時，依照市 2007 年科技計劃指南精神， 嵌入式軟件開發(fā)也是 2007 年市科技重點支持方向。綜上所述， “嵌入式高 速實時數(shù)據(jù)采集

3、分析系統(tǒng)的開發(fā)”項目將得到良好的政策支持。2 、項目所處技術領域技術發(fā)展現(xiàn)狀嵌入式系統(tǒng)是計算機的一種應用形式，通常指埋藏在宿主設備中的微 處理機系統(tǒng)，如微控制器、微處理器和 DS等。隨著嵌入式芯片技術和網(wǎng)絡 技術的日益成熟，越來越多的設備從 PC方式轉(zhuǎn)化為嵌入式架構(gòu)。近年來， 嵌入式的視頻服務器產(chǎn)品已經(jīng)引領了當今視頻監(jiān)控市場。嵌入式服務器產(chǎn) 品以免維護、網(wǎng)絡功能強大等技術優(yōu)勢，被越來越多的用戶廣泛使用。全 過程自動化產(chǎn)品制造、大圍電子商務活動、高度協(xié)同科學實驗以及現(xiàn)代化 家庭起居，為嵌入式產(chǎn)品造就了嶄新而巨大的商機。數(shù)據(jù)采集是將被測對象 （外部世界、現(xiàn)場）的各種參量 （ 可以是物理量， 也可以

4、是化學量、 生物量等 ）通過各種傳感元件作適當轉(zhuǎn)換后， 再經(jīng)信號調(diào) 理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，最后送到控制器進行數(shù)據(jù)處理或存 儲紀錄的過程。數(shù)據(jù)采集技術對于獲得故障設備的信息、判斷故障、調(diào)試 起著重要的作用，是信息科學的一個重要的組成部分。信息技術的核心是 信息獲取和信息通信，其中數(shù)據(jù)采集技術是信息獲取的主要手段，它隨著 微電子技術和計算機技術的進步而得到迅速發(fā)展。數(shù)據(jù)采集技術廣泛應用于設備故障的診斷，設備故障診斷是利用設備 在運行中的狀態(tài)信息，通過對所測信號的處理和分析，結(jié)合診斷對象的歷 史狀態(tài)來定量識別設備及其零部件的運行狀態(tài)，并預知有關異常、故障， 從而確定必要對策的技術。故障診

5、斷技術最早于 70 年代初形成于英國，因 其實用性及社會、經(jīng)濟效益，日益受到政府和企業(yè)主管部門的重視。由于 計算機技術的迅速發(fā)展和普及，現(xiàn)在它已經(jīng)成為一門較為完善的、國際熱 門的邊緣綜合工程學科。故障診斷技術依據(jù)設備在運行過程當中伴有的振 動、噪聲、發(fā)熱、應變、壓力等物理參數(shù)的變化，通過一定的方式來判斷 和識別設備運行的狀態(tài)和故障，對故障的危害進行早期的預報和識別，防 止設備在故障狀態(tài)下連續(xù)運行而造成的設備失效和相應的附加損失，保證 設備安全、正常、長周期、滿負荷地優(yōu)質(zhì)運行。正是基于嵌入式技術、數(shù)據(jù)采集技術的廣泛商機，我們把兩者科學地 結(jié)合在一起，提出了基于 32 位嵌入式處理器的智能化的實時

6、數(shù)據(jù)采集分析 系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是用于工廠設備的故障檢測。3、項目技術先進性對相關領域技術進步的推動作用嵌入式高速實時數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)采用了目前性能很高的嵌入式處理器S3C241Q針對數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)的應用需求，充分發(fā)揮S3C2410的眾多 優(yōu)勢，在2Q3MHZ勺高速工作頻率下，實現(xiàn)了核心板和數(shù)據(jù)采集部分等硬件 電路的設計及以上模塊全部功能的正常測試，為實時數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)控制 的多元化和智能化提供了有力的支持。系統(tǒng)開發(fā)了硬件設備的驅(qū)動程序， 為上層應用程序提供了清晰標準的接口，使得應用程序的后續(xù)開發(fā)變得更 加容易。系統(tǒng)的硬件和軟件都經(jīng)過高效率地設計，量體裁衣、去除冗余， 力爭在同樣的硅片面積上實

7、現(xiàn)更高的性能，為目前工業(yè)領域日益復雜的應 用需求提供了一個快速有效的檢測平臺，系統(tǒng)的嵌入式應用性質(zhì)，決定了它的多學科交叉特點。它揉合了計算 機、軟件、工業(yè)測控等多方面的技術于一體，因此系統(tǒng)的開發(fā)促進了上述 多個領域相關技術的發(fā)展，同時也對這門新的邊緣學科進行了有利的探索。4、項目工作進度安排表1項目工作進度安排起止年月主要工作2QQ6年3月2QQ6年12月需求分析、概要設計2QQ7年1月2QQ7年8月系統(tǒng)核心板電路和數(shù)據(jù)采集部分硬件電路設計及調(diào)試。2QQ7年9月2QQ8年5月系統(tǒng)軟件部分開發(fā)2QQ8年5月2QQ8年12月系統(tǒng)測試5、項目經(jīng)費預算情況表2科技三項經(jīng)費預算（單位：萬元）費用名稱申報

8、經(jīng)費審批經(jīng)費備注設備、儀器購置費3材料、樣品加工費土建安裝費資料、調(diào)研費2實驗、檢測費2鑒定費技術合作費其它費用1合計8、技術方案論述1、項目技術關鍵點、創(chuàng)新點（1）項目技術關鍵點： Win dows CE.NET操作系統(tǒng)： Win dows CE.NE是一種針對小容量、移動式、智能化、32位、連接設備的模塊化實時嵌入式操作系統(tǒng)。Win dowsCE.NET為建立掌上設備、無線設備的動態(tài)應用程序和服務提供了一種功能 強大的操作系統(tǒng)平臺，它能在多種處理器體系結(jié)構(gòu)上運行，并且通常是用 于那些對存占用空間具有一定限制的設備。它是從整體上為有限資源平臺 設計的多線程、完整優(yōu)先權(quán)、多任務的操作系統(tǒng)。它的

9、模塊化設計允許用 戶為從掌上電腦到專用的工業(yè)控制器的各種電子設備定制系統(tǒng)。操作系統(tǒng) 的基本核只需要200K勺ROM其優(yōu)點是界面漂亮，容易為用戶接受DSP-ARM雙核嵌入式系統(tǒng)構(gòu)架：以DSP-ARM雙核嵌入式系統(tǒng)為架 構(gòu)，將高速的數(shù)字信號處理芯片 ADSP-2191和高性能三星公司的 S3C2410 嵌入式處理器結(jié)合的全新嵌入式系統(tǒng)平臺。DSP-ARM雙核嵌入式系統(tǒng)構(gòu)架可 以很好的滿足實時數(shù)據(jù)采集的設計需求。一方面，由FPGA和DSP構(gòu)成的高速采集和高速數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)可以滿足數(shù)據(jù)采集時的實時性要求，實現(xiàn)實 時的數(shù)據(jù)采集和處理；另一方面，WindowsCE.NET嵌入式操作系統(tǒng)和高性能 S3C24

10、10構(gòu)成的系統(tǒng)控制子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集的實時顯示和復雜后續(xù)處理提 供了很好的支持。這種設計為未來數(shù)據(jù)采集設備向智能化、小型化發(fā)展構(gòu) 建了一個有效的工作平臺。多通道高速采集數(shù)據(jù) ：為了達到多通道數(shù)據(jù)采集的目的，就要求 有十分精確的控制時序。在本系統(tǒng)中低成本的采集電路設計方案有兩種： 一種是以DSP為核心直接實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，另一種是以現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA)為核心的全部為硬件電路構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這兩種結(jié)構(gòu)各有其 特點和優(yōu)越性，DSF因控制流程為軟件設計完成，具有較高的靈活性，可在 設計中根據(jù)狀態(tài)方便地對時序進行調(diào)整?，F(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片可以實現(xiàn)產(chǎn)生高頻率時序控制信號的要求，提供豐富的

11、I/O 管腳，其部的邏輯 功能可以根據(jù)實際需要進行合理設計和在線編程 (ISP) ，適于模塊化設計， FPGA勺應用使系統(tǒng)設計變得十分靈活，易于修改和擴展，有較強的通用性， 非常適合于實時信號處理。目前，F(xiàn)PGA的容量已經(jīng)跨過了百萬門級，使得 FPGA成為解決系統(tǒng)級設計的重要選擇方案之一。在大多數(shù)的實時信號處理 系統(tǒng)中，底層的信號與處理算法處理的數(shù)據(jù)量大，對于處理速度的要求高，但運算結(jié)構(gòu)相對比較簡單的系統(tǒng)，適合采用FPGA來實現(xiàn)，這樣能同時兼顧速度及靈活性。而對于高層處理算法的特點是所處理的數(shù)據(jù)量較低層算法 少，但算法的結(jié)構(gòu)復雜，適用于運算速度快、尋址方式靈活、通信機制強 大的DSP芯片來實現(xiàn)

12、。在實時數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)中，采樣信號的壓縮算法結(jié)構(gòu) 相對比較簡單，采用FPGA用硬件的方式來實現(xiàn)不僅可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時壓 縮，大大減少DSP的處理負擔，而且還節(jié)省了大量數(shù)據(jù)傳輸消耗的時間。 (2)項目創(chuàng)新點：在國首次把 Windows CE.NET應用于工業(yè)測控領域，并且開發(fā)了一套 完整的高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有一定的新穎性和很高的實用價值。通 過編寫底層的代碼，成功地實現(xiàn)了 Win dows CE.NET向核心板的移植，完成 了 Windows CE.NET下的 USB(Universal Serial Bus)設備驅(qū)動程序的編寫， 對系統(tǒng)的接口和功能進行了擴展。為了提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實時性，

13、在數(shù) 據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、分析結(jié)果圖形顯示部分采用了多線程的模型來分別完 成各項任務。 DSP-ARI雙核嵌入式系統(tǒng)構(gòu)架為未來數(shù)據(jù)采集設備向智能化、小型化 發(fā)展構(gòu)建了一個有效的工作平臺。模塊化設計的開放式系統(tǒng)軟件環(huán)境，完全可移植，可以簡單地外掛 和追加新發(fā)展的算法，提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率。歷史數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)，提供高可信度的故障判斷能力。 抗干擾能力強，可靠性高，維護方便，可在惡劣環(huán)境下工作。支持串口、USB紅外、調(diào)制調(diào)解器、802.11、Blue Tooth、調(diào)制調(diào)解器等多種通信方式，有強大的多媒體功能2 、項目技術方案論述實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計主要分為硬件和軟件設計兩部分，在硬件上采用了以AR

14、M乍為控制部分、DSF和FPGA乍為數(shù)據(jù)采集和處理部分的設計。 軟件上我們使用了微軟最新的實時嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE.NET其高度模塊化和可移植性，提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率。（1）系統(tǒng)整體設計方案系統(tǒng)以DSP-ARMX核嵌入式系統(tǒng)為架構(gòu)，將高速的數(shù)字信號處理芯片 ADSP-2191和高性能三星公司的S3C2410嵌入式處理器相結(jié)合。根據(jù)實時 數(shù)據(jù)采集的實際要求，可以把采集過程分為高速采集、數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)控 制三部分。高速數(shù)據(jù)采集采用FPGA實現(xiàn)，數(shù)據(jù)處理采用DSP來完成，系統(tǒng) 控制則由高性能ARM理器和WindowsCE.NET嵌入式操作系統(tǒng)來完成，在 WindowsCE.NET嵌入式

15、操作系統(tǒng)平臺上使用 EVqEmbeddedVisual C+ + ） 編寫應用程序， 完成波形顯示和波形數(shù)據(jù)后續(xù)分析、 用戶操作控制等任務。 通過 DMA（ Direct Memory Access ） 通道實現(xiàn) FPGA, DSP與 ARM之間的高 速數(shù)據(jù)傳輸，從整體上提高系統(tǒng)的性能。DSP-ARM雙核嵌入式系統(tǒng)構(gòu)架可以很好的滿足實時數(shù)據(jù)采集的設計需 求。一方面，由FPGA和 DSP構(gòu)成的高速采集和高速數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)可以滿 足數(shù)據(jù)采集時的實時性要求，實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)采集和處理; 另一方面，Win dows CE.NET嵌入式操作系統(tǒng)和高性能S3C2410構(gòu)成的系統(tǒng)控制子系統(tǒng) 對數(shù)據(jù)采集的實時顯

16、示和復雜后續(xù)處理提供了很好的支持。這種設計為未 來數(shù)據(jù)采集設備向智能化、小型化發(fā)展構(gòu)建了一個有效的工作平臺。（2）系統(tǒng)主機部核心板的設計方案實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主機部主要分成核心控制電路、接口控制電路和電 池供電三大主要部分。核心控制電路主要是由S3C2410芯片、SDRAMS儲器、 Flash存儲器、邏輯解碼芯片組成。接口控制電路主要包括一個接口芯片， PNP（即插即用）電源控制芯片，PCMCIA座組成。電池供電部分主要包括 一個電池組，電壓變換芯片，充電保護芯片，濾波電路等部分組成，如圖1所示。圖1核心板電路結(jié)構(gòu)圖S3C2410微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能，部結(jié)構(gòu) 如圖2所示

17、。其具有以下特點： 5級整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高。提供1.1MIPS/MHZ的哈佛結(jié)構(gòu)。支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。支持32位的高速AMBA、線接口。全性能的 MMUMemoryManagementUnit ),支持 WindowsCE Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)。支持數(shù)據(jù)Cache和指令Cache,具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力。 ARM9系列微處理器主要應用于無線設備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機頂盒、 高端打印機、數(shù)字照相機和數(shù)字攝像機等。存部分：1片8 MX 16位數(shù)據(jù)寬度的 FLASH共16M字節(jié)Flash（Intel28F128J3C，如有不

18、同型號，則是完全兼容的器件）；兩片16MX 16 位數(shù)據(jù)寬度的SDRAMH Y57V561620BT如有不同型號，則是完全兼容的器 件）構(gòu)成，共64M SDRAM數(shù)據(jù)通訊口和外部輸入輸出口：底板提供一個四線RS232 接口（COM）;兩個USB 口，一個LCD 一個觸摸屏接口。片選：S3C2410提供8路片選，nGCSn07,每個片選都指定了固 定的地址，每個片選固定間隔為 128M 字節(jié)。核心開發(fā)板存由兩片 16MX16 位數(shù)據(jù)寬度的SDRAM勾成，兩片拼成32位模式，公用nGCS6共64MRAIM 起始地址： 0x30000000。"FT尸F(xiàn)_FFFF 2x«OOD Q

19、OO23x430D_aOOZDx4DD0'bFFF2-000 GOOD f葉対 OD-OOOO ODc3ooD_aaoc jx2aoD qodz(hc200D_Dt»(l KOxiaOD OQOD fJkIOOD 0002 ODcoaoD.aaocZ<COC 3CCCS Area3cotSRAM0KBytss:(nGCS7)inGCSS)SROMinGCS5j&ROM(nGCS4)SROk1inGCSS)smiinGCS2)SROM(nGCS1)SRQkFinGCSOjNot u»dSFFt 仏ar-Jor usecfSRCWSORAM (nGCS7)

20、J'2r/B-'4M3/SMl5M3128MB“Reeri)SRQM/SDRAM(nGCS6)1T 禽2 B/4M3.'3W0/16M 日"FSROM (nGCSS)Jq1126MBFSROM (HGCS4)il126M31GBfHADDR(29：QSROM (nGCSS)iAccessibleFle>cnFSROM (nGCS2)j112&MBFSROM (nGCSI)jL12SM3Boot inlera SRAM gKE I1Using NANO Hash ft>r h-oot ROMNot using HAND flaeh for b

21、oot ROM圖2 S3C2410存結(jié)構(gòu)圖總線:(i) S3C241是部32位地址，外部27位地址，數(shù)據(jù)總線寬度32位，203M 的主頻，100M的總線速度。(ii) 若外接8位或16位數(shù)據(jù)寬度的外設芯片，與 CPU目接時，核心板的數(shù)據(jù)總線寬度是可配置的，可分別配為 32位、16位或8位模式。設置是在 BWSCO中的BWfc實現(xiàn)的。在給外設分配片選時，設置好它的 BWSCON勺這 兩位，在訪問它的地址時就可以改變數(shù)據(jù)寬度。16位數(shù)據(jù)寬度時，是低16位數(shù)據(jù)線有效；8位模式時，是最低8位數(shù)據(jù)線有效。(iii) 啟動時這個對 CS0是無效的，因為CS0是接存放啟動代碼的存 貯器片選，一般都是 FLA

22、SH在CPU剛加電時，這時的數(shù)據(jù)寬度就無法用BWSCC來設置了，就只有硬件實現(xiàn)了，由復位后硬件配置決定數(shù)據(jù)的寬度,復位默認為OxOOOOOOOOH。(iv) 兩片SDRA為32位尋址，但兩片的數(shù)據(jù)總線分別接核心板高 16 位和低16位數(shù)據(jù)總線，這樣拼成32位SDRAM!用，所以兩片SDRA共享 一個CS而 一片F(xiàn)LASH則固定位16位數(shù)據(jù)讀寫訪問模式。(3) 數(shù)據(jù)采集部分硬件設計AD采集 探頭選擇接口F P G AHPI接口位移脈沖圖3數(shù)據(jù)采集部分邏輯圖多通道高速采集是系統(tǒng)中十分關鍵的部分。為了達到多通道數(shù)據(jù)采集 的目的，就要求有十分精確的控制時序。在本系統(tǒng)中低成本的采集電路設 計方案有兩種：

23、一種是以 DSP為核心直接實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，另一種是以現(xiàn)場 可編程門陣列(FPGA)為核心的全部為硬件電路構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這兩 種結(jié)構(gòu)各有其特點和優(yōu)越性，DSP因控制流程為軟件設計完成，具有較高的 靈活性，可在設計中根據(jù)狀態(tài)方便地對時序進行調(diào)整。但是實時的數(shù)據(jù)采 集電路要求最高采樣頻率為30MHz而通用DSP系列難以產(chǎn)生這樣高速的時 序控制信號。而且由于采樣的全過程包括采樣、讀結(jié)果、結(jié)果存儲以及通道選切，所以通用DSP總線接口難以實現(xiàn)如此高速的采樣。因此 DSP總線 接口不適合應用于高速控制和高速采集，而高速采集及控制電路中應使用 以現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為核心的硬件電路構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系

24、統(tǒng)，F(xiàn)PGA芯片可以實現(xiàn)產(chǎn)生高頻率時序控制信號的要求，提供豐富的 I/O 管腳，其 部的邏輯功能可以根據(jù)實際需要進行合理設計和在線編程 （ISP） ，適于模塊 化設計，F(xiàn)PGA的應用使系統(tǒng)設計變得十分靈活，易于修改和擴展，有較強 的通用性，非常適合于實時信號處理。目前，F(xiàn)PGA的容量已經(jīng)跨過了百萬門級，使得FPGA成為解決系統(tǒng)級設計的重要選擇方案之一。在大多數(shù)的實 時信號處理系統(tǒng)中，底層的信號與處理算法處理的數(shù)據(jù)量大，對于處理速 度的要求高，但運算結(jié)構(gòu)相對比較簡單的系統(tǒng)，適合采用FPGA來實現(xiàn)，這樣能同時兼顧速度及靈活性。而對于高層處理算法的特點是所處理的數(shù)據(jù) 量較低層算法少，但算法的結(jié)構(gòu)復雜

25、，適用于運算速度快、尋址方式靈活、 通信機制強大的DSP芯片來實現(xiàn)。在實時數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)中，采樣信號的壓 縮算法結(jié)構(gòu)相對比較簡單，采用 FPGA用硬件的方式來實現(xiàn)不僅可以實現(xiàn)數(shù) 據(jù)的實時壓縮，大大減少 DSP的處理負擔，而且還節(jié)省了大量數(shù)據(jù)傳輸消 耗的時間。如圖 3 所示（4）系統(tǒng)的軟件設計方案A 嵌入式操作系統(tǒng)的選擇Windows CE.NET是一種針對小容量、移動式、智能化、32位、連接設備的模塊化實時嵌入式操作系統(tǒng)。 Win dowsCE.NET為建立針對掌上設備、 無線設備的動態(tài)應用程序和服務提供了一種功能強大的操作系統(tǒng)平臺，它 能在多種處理器體系結(jié)構(gòu)上運行，并且通常是用于那些對存占用空

26、間具有一定限制的設備。它是從整體上為有限資源的平臺設計的多線程、完整優(yōu) 先權(quán)、多任務的操作系統(tǒng)。它的模塊化設計允許用戶為從掌上電腦到專用的工業(yè)控制器的各種電子設備定制系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的基本核只需要200K的ROM其優(yōu)點是界面漂亮，有較強的通信功能，支持串口、USB紅外、調(diào)制調(diào)解器、 802.11 、 Blue Tooth 、調(diào)制調(diào)解器等多種通信方式，有強大的 多媒體功能，用戶熟悉的 Win dows用戶界面，微軟強大的技術支持，容易 為用戶接受。Windows CE的架構(gòu)研究a 系統(tǒng)分層模型 現(xiàn)代操作系統(tǒng)（包括應用環(huán)境、操作環(huán)境等）一般具有分層的結(jié)構(gòu)特 征，典型的就是UNIX系統(tǒng)的同心環(huán)，最層是

27、硬件，從里向外是核心、共享 庫、應用三個層次。Win dows CE.NET的分層結(jié)構(gòu)復雜些，這是由它面向嵌 入式應用的特點所決定的。從提供者的角度來看，圖中的上面四層主要由 微軟公司維護開發(fā)，下面兩層主要由嵌入式產(chǎn)品開發(fā)商根據(jù)產(chǎn)品需要開發(fā)。 從接口的角度講，一般系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境包括應用和系統(tǒng)兩個界面用以支持系 統(tǒng)和應用開發(fā)。例如桌面的 Windows平臺，SDK代表了應用層界面，而 DDK 代表了系統(tǒng)界面。圖中的Win dows CE.NET操作系統(tǒng)的功能在中間兩層得以 實現(xiàn)，應用支持庫的上部和操作系統(tǒng)層的上部 （主要是 CoreDLL.dll ，應用 支持庫中的很多接口也是通過 DLL導出到系

28、統(tǒng)中的）以及下部具有接口性 質(zhì)，他們構(gòu)成了 Windows CE.NE啲應用界面和系統(tǒng)界面。因而從某種角度 說，OAL是系統(tǒng)界面的實現(xiàn)，而上面兩層就是應用界面的使用者。應用整合層應用開發(fā)層應用支持庫操作系統(tǒng)層OAL硬件圖4 Windows CE.NET分層模型從層與層的交互來看，主要的交互發(fā)生在相鄰的層之間，而上面三層 具有一定的向下跨層訪問的能力。訪問的約束在一定的程度上有助于實現(xiàn)功能隔離，清晰的接口也為替換某一層的實現(xiàn)提供了方便。WindowsCE.NET的分層結(jié)構(gòu)如圖4所示。b操作系統(tǒng)模塊化的組織結(jié)構(gòu)Win dowsCE.NET是由若干獨立模塊所建，每一個模塊提供特定的功能。其中有幾個模

29、塊又被分成幾個組件。組件能使Win dows CE.NET變得較為緊湊（小于200K）,僅需要使用最小的ROM RAM和其它硬件資源就可運行設 備。Win dows CE.NET包括四個模塊，這四個模塊提供最重要的操作系統(tǒng)功 能：核、對象存儲、制圖、開窗口、事件字系統(tǒng)（GWES和通訊。WindowsCE.NET還包含其它可選模塊，支持諸如管理可安裝設備驅(qū)動程序和支持 COM 的任務，Windows CE.NET的體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。Windows CE-based applicationsAdd-on TechnologiesShell ComponentsWindows CEComponen

30、tsCore System InterfaceObject StoreCommunic ationsKernelGraphic Windowing Event HandlingDvice ManagerOEM LayerOE M Adaption LayerNative DrivesStream InterfaceDrivesWindows CE-based target devices圖5 Windows CE.NET的模塊與體系結(jié)構(gòu)核核是操作系統(tǒng)的核心，由 Coredll模塊表示。它提供所有設備上都必 須存在的基本操作系統(tǒng)的功能。核負責存管理，進程管理和一些必需的文 件管理功能，管理虛擬存

31、、調(diào)度、多任務、多線程和預期處理。Coredll模塊的大部分組件是任何Windows CE.NET配置所必需的。然 而，有一些可選的核組件。只在包括例如通話、多媒體和圖形設備接口(GDI) 制圖這類操作系統(tǒng)功能時才需要。對象存儲文件系統(tǒng)(Filesys )模塊支持 Windows CE.NET寸象存儲API功能。下 表顯示對存儲支持的持續(xù)存儲類型。表3 Window CE.NET的存儲類型存儲類型描述文件類型包含應用程序和數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)注冊表存儲應用程序必須快速訪問的系統(tǒng)配置和任何其 它信息Win dows CE 數(shù)據(jù)庫提供結(jié)構(gòu)化存儲對象存儲提供另一種在文件中或在注冊表中存儲用戶數(shù)據(jù)和應用程序

32、數(shù)據(jù)的方式。在操作系統(tǒng)建立進程期間可以選取或忽略各種對象存儲組件， 以便僅包括需要的那些功能。 GWESGWE是用戶、用戶應用程序和操作系統(tǒng)之間的圖形化用戶接口。GWE將鍵 擊、指針移動和控制選擇轉(zhuǎn)換為消息， 傳送信息給應用程序和操作系統(tǒng)來處理 用戶輸入。GWE通過創(chuàng)建和管理在顯示設備和打印機上顯示的窗口、圖形和文 本處理輸出。GWES勺核心是窗口。所有應用程序（即使是為缺小圖形顯示器的設備 創(chuàng)建的那些應用）需要窗口以便從操作系統(tǒng)接收信息。GWE為需要圖形顯示器的設備提供控制、菜單、對話框和資源。它還提供控制文本和圖形顯 示的 GDI。通訊通訊組件為以下通訊硬件和數(shù)據(jù)協(xié)議提供支持：序列 I/O

33、 支持、遠程 訪問服務（RAS）、傳輸控制協(xié)議/Internet 協(xié)議（TCP/IP）、局域網(wǎng)（LAN、 通話 API （TAPI）、Windows CE.NET無線服務?？蛇x組件 除了上面描述的主要模塊外，其它操作系統(tǒng)模塊也可使用。包括以下 類型的模塊和組件：設備管理程序和可安裝設備驅(qū)動程序 、多媒體（聲音） 支持模塊、COM（CommOMbject Model）支持模塊、WindowsCE外殼（Shell ） 模塊、WindowsCE中提供的每一個模塊或組件支持一組用戶可用的相關的 應用程序接口功能。B 軟件的開發(fā)平臺系統(tǒng)的軟件的開發(fā)全部是在臺式機上進行的， 需要裝有 WindowsCE.

34、NET 的PC機，要建立 Windows CE.NE啲開發(fā)環(huán)境，需要如下幾個開發(fā)工具包， ADS1.2,Windows2000, Visual Studio , MSDN,EmbeddedVisual Tools (簡 稱EVT),。Mutile-ICE 是用來與目標機建立連接的仿真器，只有安裝了 Mutile-ICE ，才能夠把可執(zhí)行程序下載到目標板上執(zhí)行，追蹤。 Windows CE.NET的開發(fā)環(huán)境的另一個工具包是 PlatformBuilder4.2, 該工具包是微 軟提供的集成開發(fā)環(huán)境，不僅能夠開發(fā)應用程序，還能定制滿足各種硬件 環(huán)境的嵌入式 Windows CE.NET操作系統(tǒng)和編

35、寫驅(qū)動程序。三、項目實施支撐條件1、工作基礎(1) 我們項目組是一個默契、團結(jié)、向上、充滿朝氣的創(chuàng)新團隊。項目 組成員多次合作進行了教學改革和橫向項目的開發(fā)，前期對項目研究容作 了較為全面的調(diào)查，充分利用國外數(shù)據(jù)庫的資源，緊追國際前沿，制定了 合理的切實可行的技術路線和研究方法。(2) 項目組成員對所研究的項目非常熟悉，具備了深入開展下一步工作 所必須的研究條件和研究基礎。2、工作條件(1) 主要儀器設備項目組擁有包括數(shù)十臺高檔 PC機在的各種機器，以及包括千兆以太網(wǎng)在的完善的局域網(wǎng)系統(tǒng)。這些儀器設備和少量購買的嵌入式設備完全能夠 滿足項目的實驗需求，保證項目的順利進行。(2)研究技術人員及工作條件項目組成員具有很強的開發(fā)能力和較高的理論水平，并且專業(yè)搭配合 理，既有在軟件方面具有豐富經(jīng)驗的副教授、講師，也包括計算機硬件、 網(wǎng)絡、工業(yè)數(shù)控、電子方面的技術人才，保證了項目的順利實施。項目組成員良好的科研背景、組員之間優(yōu)良的團隊精神、實驗室良好 的工作條件和優(yōu)秀的實驗環(huán)境，為保證項目的最終圓滿創(chuàng)造了必備的條件'3、項目主要成員情況表4項目主要成員情況 一 二 rnu 性另年 齡職務 職稱學 歷所學 專業(yè)現(xiàn)從事 專業(yè)所在單位負 責 人壽兵男44副教授碩 士軟件 工程軟件工程工業(yè)職業(yè)技術 學院余萍女42副教授