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wes7嵌入式系統(tǒng)訂制開發(fā)

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wes7嵌入式系統(tǒng)訂制開發(fā)

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WES7(Windows Embedded Standard 7)是微軟在2010年5月13日發(fā)布的基于X86平臺(tái),Windows 7組件化的嵌入式操作系統(tǒng)。WES7除了具有Windows 7的功能外,還具有適用于嵌入式設(shè)備的使嵌入式功能,例如EWF,F(xiàn)BWF,Dialog Filter,DISM,Register Filter等等。本文將揭開WES7的技術(shù)特性和神秘面紗,讓我們了解基于Windows 7的更加簡(jiǎn)單,更加強(qiáng)大的新一代微軟嵌入式操作系統(tǒng)。

嵌入式設(shè)備定義:

什么是“嵌入式應(yīng)用"(Embedded Application)?
“嵌入應(yīng)用"指一般不向消費(fèi)者(Consumer)提供的下述特定行業(yè)或特定任務(wù)的軟件程序和/或功能:

  1. 提供嵌入系統(tǒng)的首要功能;
  2. 專門用于滿足嵌入系統(tǒng)銷售所面向的特定行業(yè)的功能要求;且在許可產(chǎn)品軟件以外提供重要功能。

什么是“嵌入式系統(tǒng)"(Embedded System)“嵌入式系統(tǒng)"指
(i) 基于許可產(chǎn)品(Licensed Products),
(ii)使用不超過(guò)兩個(gè)處理器(CPU)、
(iii) 與嵌入式應(yīng)用共同使用、
(iv) 并非作為通用個(gè)人計(jì)算機(jī)設(shè)備銷售而且
(v) 不可作為個(gè)人計(jì)算機(jī)或多功能服務(wù)器等通用計(jì)算機(jī)設(shè)備的商業(yè)可行的替代品使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)設(shè)備。

Windows Embedded產(chǎn)品家族

Windows平臺(tái)作為微軟桌面操作系統(tǒng)平臺(tái),已經(jīng)為大家所熟知。在 PC市場(chǎng)上,Windows操作系統(tǒng)占有95%以上的,從Windows NT開始,到后來(lái)的Windows 2000, Windows XP, Vista及的Windows 7 操作系統(tǒng),Windows平臺(tái)在PC上的體驗(yàn)已經(jīng)深入人心。

微軟除了PC平臺(tái)上的Windows的操作系統(tǒng)之外,還有一條非常重要的產(chǎn)品線,就是 Windows Embedded,這類操作系統(tǒng)是微軟專門針對(duì)嵌入式設(shè)備,消費(fèi)類電子,工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備及其他手持設(shè)備來(lái)定制的一類操作系統(tǒng)平臺(tái)。Windows Embedded將微軟在桌面平臺(tái)上的用戶體驗(yàn)平滑的移植到了設(shè)備上,除了提供桌面操作系統(tǒng)平臺(tái)95%的功能外,還兼容微軟所有的服務(wù)器技術(shù),數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 及開發(fā)技術(shù)。一提的是Windows Embedded還具有很多的嵌入式特性,使我們的設(shè)備更加高效,更加穩(wěn)定,維護(hù)量更低。

WES 7 技術(shù)概覽

1.利用量身定做的基于Windows的操作系統(tǒng)構(gòu)建設(shè)備
a. 以組件和組件化的方式實(shí)現(xiàn)Windows 7的強(qiáng)大功能
b. 提供專為嵌入式使用情形的功能 (Embedded Enabling Features)
c. 支持多種語(yǔ)言的本地化

2. Win32應(yīng)用程序的的兼容,同時(shí)支持基于.NET\MFC\ATL 等開發(fā)框架開發(fā)的各類應(yīng)用程序

3. 與企業(yè)級(jí)的服務(wù)器和工具相集成,與微軟的數(shù)據(jù)庫(kù),云計(jì)算體系及各類應(yīng)用技術(shù)無(wú)縫連接

4. 除了支持32位硬件和驅(qū)動(dòng)程序,還支持64位的硬件平臺(tái)及驅(qū)動(dòng)程序 (x86 and x64)

5. 適用于各類嵌入式設(shè)備,主要有:信息臺(tái), 瘦客戶機(jī), 零售終端設(shè)備, 車載電腦, 游戲機(jī), 醫(yī)療設(shè)備,DVR, 無(wú)頭設(shè)備,機(jī)頂盒等

6. 增強(qiáng)的新功能:Boot time, SuperFetch, BitLocker and BitLocker to Go, AppLocker, Biometric Framework,Reduced idle power consumption, Timer Coalescing API,Windows Touch, Windows Aero, 64 Bit, Windows Presentation Foundation, Windows Sensor and Location platform

7. 的Windows技術(shù):Internet Explorer 8, Windows Media Player 12, RDP 7, .NET 3.5, PowerShell V2

WES7 新的嵌入式特性:

WES7除了具有XPE\WES2009所有的嵌入式功能外,還提供了很多新的嵌入式功能。

1. EWF\FBWF (寫過(guò)濾器):

  • 構(gòu)建可靠、可信的嵌入式操作系統(tǒng)
  • 保護(hù)目標(biāo)磁盤避免寫入操作
  • 允許在只讀的媒體下啟動(dòng)
  • 幫助降低Flash存儲(chǔ)介質(zhì)的損耗
  • 在異常掉電的狀態(tài)下保護(hù)磁盤和系統(tǒng)文件
  • 通過(guò)HORM來(lái)縮短系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間
  • 有選擇性的控制文件寫入原始磁盤
  • 使文件交換的操作在內(nèi)存中完成,有效的提高系統(tǒng)效率

在WES7中,需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的就是,WES7中的FBWF功能修正了 XPE\WES2009中FBWF的的一個(gè)重要bug,就是WES7中的FBWF會(huì)隨著覆蓋層中的文件刪除,自動(dòng)的釋放覆蓋層空間。這對(duì)于內(nèi)存的容量控制 將起到至關(guān)重要的優(yōu)化。舉個(gè)例子,如果我們通過(guò)FBWF保護(hù)了C盤,那么當(dāng)我們?cè)贑盤上拷貝一個(gè)100M的文件時(shí),F(xiàn)BWF將在覆蓋層中建立這個(gè)文件,換 句話說(shuō),內(nèi)存中將會(huì)損耗100M的空間用于存放這個(gè)文件。當(dāng)我們?cè)俅慰饺胍粋€(gè)200M的文件,覆蓋層中將會(huì)再次損耗200M的空間用于存放這個(gè)文件。這 時(shí),如果我們?cè)贑盤中刪除這兩個(gè)文件,那么意味著覆蓋層中也將釋放這兩個(gè)文件,即內(nèi)存的300M空間將被回收。但是在以往XPE\WES2009的設(shè)計(jì) 中,覆蓋層只是記錄了刪除這兩個(gè)文件的動(dòng)作,其實(shí)這兩個(gè)文件并沒有從覆蓋層中刪掉,所以內(nèi)存的300M空間也不會(huì)被釋放。這樣將導(dǎo)致如果我們頻繁的拷貝刪 除文件,覆蓋層(內(nèi)存)將很快被耗盡?,F(xiàn)在在WES7中已經(jīng)解決這個(gè)問題,隨著文件被刪除,覆蓋層(內(nèi)存)也將被釋放。所以,這是WES7中關(guān)于寫過(guò) 濾器的一個(gè)改進(jìn)。下面這張圖將描述寫過(guò)濾器的工作原理:

2. Register Filter (注冊(cè)表過(guò)濾器):

注冊(cè)表過(guò)濾器和寫過(guò)濾器的原理基本相同,區(qū)別在于注冊(cè)表過(guò)濾器保護(hù)的是注冊(cè)表中的某些鍵值不能被寫入,這樣可以有效地防止惡意的寫入操作,從而保證系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

3. HORM (Hibernate Once Resume Many)

  • 結(jié)合EWF和Hibernate的休眠技術(shù)
  • 每次重啟都從相同的hiberfil.sys文件引導(dǎo)
  • 顯著的系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間改進(jìn) (35s - 15s)
  • EWF RAM 或 RAM-REG 僅支持啟動(dòng)分區(qū)保護(hù)
  • 所有的分區(qū)必須均被EWF保護(hù)
  • 非保護(hù)分區(qū)或卷必須被卸載
  • 支持?jǐn)嚯?,關(guān)機(jī),重啟下的休眠啟動(dòng)

4. USB\CD 引導(dǎo)啟動(dòng)

  • 支持Windows從可移動(dòng)磁盤啟動(dòng)( Removable USB Mass Storage devices)
  • 設(shè)計(jì)成基于寫過(guò)濾器的啟動(dòng)(EWF & FBWF)
  • 不支持: paging, crash dumps, hibernate
  • 統(tǒng)一的HAL保證在所有的硬件平臺(tái)上正常啟動(dòng)
  • 有效的降低 Flash 存儲(chǔ)器的損耗

5. 自定義的Shell和啟動(dòng)界面

在XPE\WES中,微軟從上允許OEM更改操作系統(tǒng)的啟動(dòng)畫面和商標(biāo),但是沒有提供的修改方法。但是現(xiàn)在在WES7中,微軟提供了的解決方案去修改啟動(dòng)畫面和登錄界面。通過(guò)修改啟動(dòng)界面和自定義外殼,我們可以構(gòu)建出一個(gè)無(wú)品牌的啟動(dòng)界面,定 制的登陸桌面面背景圖像以及Shell Launcher。

6. 消息框\對(duì)話框自動(dòng)回復(fù)

在WES 2009中,微軟提供了消息框自動(dòng)回復(fù)功能(Messagebox Auto Reply),該功能用于屏蔽所有Windows自動(dòng)彈出的對(duì)話框,這樣可以使設(shè)備在無(wú)人值守的情況下正常運(yùn)行和顯示。尤其適用于自動(dòng)服務(wù)終端和數(shù)字看板 平臺(tái)。例如在機(jī)場(chǎng)的航班時(shí)刻表,如果有異常錯(cuò)誤的對(duì)話框彈出的話,又無(wú)人去看守,設(shè)備就會(huì)一直呈現(xiàn)這個(gè)對(duì)話框,從而使用戶體驗(yàn)變的非常糟糕。現(xiàn)在在 WES7中,除了具有原來(lái)的消息框自動(dòng)回復(fù)功能(Messagebox Auto Reply)外,還新增了對(duì)話框過(guò)濾器(Dialog Filter),該功能可以使我們?cè)O(shè)置需要屏蔽的系統(tǒng)對(duì)話框,屏蔽的依據(jù)是根據(jù)我們?cè)O(shè)置的條件來(lái)進(jìn)行過(guò)濾的,符合設(shè)置條件的系統(tǒng)對(duì)話框?qū)⒈黄帘?。而相關(guān)的 提示信息會(huì)轉(zhuǎn)記到系統(tǒng)日志中去。

7. DISM (Deployment Image Servicing and Management)

  • WES7 中以 包的方式整合系統(tǒng)功能
  • 每一個(gè)包都被Microsoft簽名過(guò),而且是可以被服務(wù)更新的
  • DISM 可以通過(guò)在線或者離線的方式更新系統(tǒng)功能包

DISM是WES7中一個(gè)非常有用的新功能,以往我們使用XPE\WES2009的時(shí)候,如果我們已發(fā)布的設(shè)備中出現(xiàn)缺少組件的問題,我們則需要在目標(biāo)設(shè) 計(jì)器中添加該組件,然后重新生成和部署操作系統(tǒng)鏡像到目標(biāo)設(shè)備中。這對(duì)于已經(jīng)批量發(fā)布的設(shè)備是非常致命的問題?,F(xiàn)在在WES7中,有了DISM功能,我們 可以直接在已發(fā)布的操作系統(tǒng)鏡像中,通過(guò)光盤或者網(wǎng)絡(luò)安裝的方式,將未安裝的組件添加到已發(fā)布的操作系統(tǒng)中。

8. 系統(tǒng)引導(dǎo)

  • USB Boot – 支持USB 2.0啟動(dòng)
  • VHD Boot – 支持脫離父操作系統(tǒng)的直接引導(dǎo),即通過(guò)重啟直接進(jìn)入虛擬硬盤上的操作系統(tǒng)
  • SD Boot - 支持Flash介質(zhì)的存儲(chǔ)器引導(dǎo)
  • Virtual PC 7 - 支持基于Virtual PC 7的引導(dǎo)啟動(dòng)

關(guān)于通過(guò)VHD的直接引導(dǎo),在后面的文章中將提供詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)步驟。

9. Meida Center

Meida Center整合了圖片,視頻,電視,網(wǎng)絡(luò),應(yīng)用程序,音樂,網(wǎng)絡(luò)視頻等多媒體應(yīng)用的媒體中心。該功能是WES7提供的新的特性,非常適用于機(jī)頂盒,互聯(lián) 網(wǎng)電視及IPTV等設(shè)備的構(gòu)建。是WES7中的一個(gè)重要功能。如果大家有興趣的話,并且你的機(jī)器又安裝Windows 7操作系統(tǒng),那么趕緊點(diǎn)開開始菜單->Media Center去體驗(yàn)一下吧。 :)

10. Direct Computer

如果說(shuō)WES7在內(nèi)存優(yōu)化,啟動(dòng)速度和操作界面上都做了很大的改進(jìn),那么其實(shí)在圖形圖像處理上,WES7的改進(jìn)更為明顯。最主要的體現(xiàn)為,WES7支持了 DirectX 11,新增了Direct Computer的功能。那么什么是Direct Computer呢?簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)說(shuō)Direct Computer就是微軟將圖形廠商的不同圖形加速技術(shù)進(jìn)行了抽象,提供了統(tǒng)一的編程接口來(lái)方便OEM或者開發(fā)人員開發(fā)圖形加速程序。舉個(gè)例 子,nVidia的圖形加速技術(shù)是Cuta, ATI的圖形加速技術(shù)是FileStream,那么我們開發(fā)的應(yīng)用程序如果針對(duì)這兩個(gè)技術(shù)編程,移植性就會(huì)非常差。如果我們針對(duì)Cuta技術(shù)編程,那應(yīng)用 程序就不能用到ATI顯卡的加速技術(shù)。我們總不能對(duì)不同的顯卡廠商編制不同的程序吧。現(xiàn)在有了Direct Computer技術(shù),我們就不用擔(dān)心了,因?yàn)閃ES7已經(jīng)幫我們做到了統(tǒng)一接口的工作。

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