嵌入式XPE操作系统的构建及应用

1 引言  

    目前主流嵌入式操作系统有μCLinux、μC／OS-II、WindowsCE、Windows XP Embedded(XPE)等，这些嵌入式操作系统功能稳定、可靠，售后服务完善，用户界面美观和网络技术支持等。XPE是Windows XP Professional操作系统的组件化版本，采用与其相同的二进制代码，二者内核完全相同：XPE继承了桌面操作系统的所有特征，被认同为嵌入式系统。  

2 WindOWS XP Embedded简介  

    Windows XP Embedded(XPE)是Windows NT Embed-ded4．0的升级产品，是桌面系统Windows XP的组件化版本。XPE的基础是可靠的Windows XP版本，具备XP与诸多嵌入式系统的优点：超过9 000个WHQL认证的驱动程序，高度集成：超过3 000个操作系统组件，便于功能裁剪；丰富的设计模板，可配置扩展，加快系统开发进程；通过第三方组件支持即插即用：与Win32 API全兼容；集成多媒体编码格式、蓝牙、DirectX和．NET。框架，多媒体功能强大；熟悉的桌面应用程序和服务，方便操作；支持所有的X86架构的硬件平台。  

3 开发环境  

    开发站的操作系统必须是Windows XP Professinal，CPU运行速度应大于PIII 500 MHz，配置内存至少大于256 MB，硬盘剩余空间要有3 GB。  

    使用Windows XP Embedded Studio Tools设计工具构建嵌入式操作系统，WindowsXP Embedded StudioTools是一套完整的开发环境，包括开发工具和数据库，主要由以下4部分组成：(1)目标分析器：包括TA．exe和TAP．exe两个应用程序。TA．exe是16位应用程序，必须在DOS环境下运行，TAP．exe是32位应用程序，可在Windows平台上使用；(2)目标设计器：创建目标设备的新配置，并向其中添加相应组件，检查相关性，确保配置具有创建运行时映像所需的适当组件，生成运行时的映像；(3)组件设计器：用来设计新的组件，并将其保存到组件数据库中，用来扩展嵌入式设备的功能，以满足需求；(4)组件数据库管理器：提供对组件设计器和目标设计器工具所使用的组件数据和存储库的管理功能。组件数据库可驻留在开发系统或服务器上。  

4 WindOWS XP Embedded配置  

     生成嵌入式操作系统的过程十分复杂，区别于编译一般的应用程序，生成的操作系统还需通过一些接口下载或部署到目标设备上。制定XPE系统比制定Windows CE或μCLinux相对要简单，制定XPE系统的主要过程如图1所示。  

    使用Windows XP Embedded Studio设计丁具构建XPE的主要步骤有：  

(1)硬件分析通过光盘的win pe帮助分析硬件，win pe是一个运行在光盘上的操作系统，可作为预安装环境，也可作为TAP．exe运行平台，用来分析目标机器的硬件配置情况。将TAP．exe拷贝到目标机器．运行检测目标机，生成一个默认文件名为devices．pmq的硬件列表定义文件，采用XML语言描述目标机器的硬件信息。  

(2)组件的设计运行组件设计器(Component Design-er)，选择File／Import打开对话框硬件信息文件devices．pmq，按下START按钮。导入．pmq文件，并保存为文件名为ex-cllange instrument．sld的组件。然后，选中exchangeinstrument．sld，将其属性设为Selector Prototype Component类型。  

(3)添加硬件信息运行组件数据库管理器(Component Datalbase Manager)，点击import按钮，导人生成的硬件列表定义文件exchange instrument．sld，则将目标机器硬件配置为一个新的组件存人数据库，可在目标设计器中重复使用该组件。  

(4)软件组件的添加运行目标设计器(Target Design-er)，在左侧组件浏览器中(图2)可看到数据库中所有的组件，根据所要制定Windows XP Embedded的功能添加相应组件。将硬件信息的组件添加到配置中。打开配置栏的exchangeinstrument组件，看到硬件设备组件。因为组件属性设置为Selector Prototype Compnent类型，可删去不用的设备组件。  

(5)系统部署设置将XPE操作系统部署在C盘，设置如图3所示。  

(6)关联性检查在生成映像前要检查组件的关联性，因为所选中的组件需要其他组件的支持，反复检查关联性，并添加相应组件，直到无错误为止。  

(7)生成系统映像关联性检查无错误，生成系统运行映像。将其拷贝到目标C盘，第1次启动时，目标机执行FBA，检查和配置设备，并执行注册DLL和COM等任务。将生成的映像文件拷贝到启动盘，修改Boot．ini，启动映像完成FBA。  

5 XPE在智能交通系统中的应用  

    智能交通系统采用Windows XPE操作系统，可满足实时性、高效性和准确性要求，同时系统提供各种设备驱动接口，操作方便简单，图形界面友好，支持TCP／IP及其他协议，支持 TCP／UDP／IP／PPP协议及统一的MAC访问层接口。南此，智能交通系统可通过接收外部检测模块信息(如：视频检测报警、车辆检测器、雷达、车牌识别信息等信号)判别违法车辆和获取系统图像采集部件图片，实现图片数据的传输。  

6 结论  

    XPE除具有Wincdows XP功能外．还提供嵌人式功能支持。构建时需注意：(1)构建XPE系统时关闭开发机上的杀毒软件；(2)数据库同时存在标准的Explorer、 Task Manager及Command外壳程序时。应首选Explorer，Command通常使用小配置，与Minlogon一起使用；(3)内存不够大时， FBA不能正常引导，应增加内存或虚拟内存；(4)目标设计器找不到组件，可在Tools一>options一>Advanced中寻找，更改Minmum的值为100，即组件可见度最低值为100。