Windows CE最大程度繼承了桌面版Windows的豐富功能，但是Windows CE并不是一個通用的安裝版操作系統。在形形色色的嵌入式設備世界里，一款CE系統通常只能針對某一種硬件平臺生成。

　　一般來說，Windows CE的開發過程可以分為：0AL（OEM Abstraction Layer）、驅動、應用程序開發三個步驟。其中，0AL開發最基本的一步是板級支持包（BSP），而BootLoader設計則在BSP開發中具有極為關鍵的地位。

　　1. 什么是BootLoader

　　嵌入式系統的啟動代碼一般由兩部分構成：引導代碼和操作系統執行環境的初始化代碼。其中引導代碼一般也由兩部分構成：第一部分是板級、片級初始化代碼，主要功能是通過設置寄存器初始化硬件的工作方式，如設置時鐘、中斷控制寄存器等，完成內存映射、初始化MMU等。第二部分是裝載程序，將操作系統和應用程序的映像從只讀存儲器裝載或者拷貝到系統的RAM中并執行。

　　（1）什么是板級BSP？

　　BSP（Board Support Package）是板級支持包，是介于主板硬件和操作系統之間的一層，主要是為了支持操作系統，使之能夠更好的運行于硬件主板。不同的操作系統對應于不同形式的BSP，例如WinCE的BSP和Linux的BSP相對于某CPU來說盡管實現的功能一樣，可是寫法和接口定義是完全不同的。所以，BSP一定要按照該系統BSP的定義形式來寫，這樣才能與上層OS保持正確的接口，良好的支持上層OS。

　　（2）什么是BootLoader

　　在BSP中有一個重要的組成部分就是BootLoader，它是在操作系統內核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序，可以初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖，從而將系統的軟硬件環境帶到一個合適的狀態，為調用操作系統內核準備好環境。

　　一般來說，在嵌入式世界里BootLoader 是嚴重地依賴于硬件的，因此想建立一個通用的 BootLoader 幾乎是不可能的。不同的 CPU 體系結構有不同的BootLoader，而且除了依賴于 CPU的體系結構外，BootLoader還依賴于具體的嵌入式板級設備的配置。這也就是說，對于兩塊不同的嵌入式板而言，即使它們是基于同一種 CPU 結構而構建的，要想讓運行在一塊板子上的 BootLoader 程序也能運行在另一塊板子上，通常也都需要修改 BootLoader 的源程序。

　　2. BootLoader在PC機與嵌入式的區別比較

　?。?）引導程序在PC機和嵌入式上的區別

　　一般來說，在PC的硬件平臺上，由于硬件啟動根本就不是通過BootLoader（而是通過BIOS），所以BootLoader就不需要對CPU加電后的初始化做任何工作。在桌面系統中，有以下幾種設備可以作為啟動設備使用：硬盤、USB盤、光盤驅動器、還有網卡的Boot ROM等。但無論選擇了哪一種啟動設備，操作系統都會去將該設備起始地址的內容讀入內存，BIOS將控制移交給引導裝載程序。如果啟動設備是IDE硬盤，這時通常將引導裝載程序裝入第一個扇區（通常被稱做主引導扇區，MBR），然后將內容讀入內存再運行。

　　在嵌入式平臺上，引導裝載程序是在硬件上執行的第一段代碼，通常將引導程序放置在不易丟失的存儲器的開始地址或者是系統冷啟動時PC寄存器的初始值。在嵌入式系統中，通常并沒有像BIOS那樣的固件程序，因此整個系統的加載啟動任務就完全由BootLoader來完成，引導程序完成自己的任務后，也將控制權移交給操作系統。因此，BootLoader是最先被執行的程序，所以就必須包括加電初始化程序。

　　（2）BSP在嵌入式和桌面Windows中的區別

　　其實運行在PC機上的桌面Windows或Linux系統也是有BSP的，只是PC機均采用統一的X86體系架構，這樣操作系統的BSP相對X86架構是單一確定的，不需要做任何修改就可以很容易支持OS在X86上正常運行，所以在PC機上談論BSP這個概念也就沒什么意義了。

　　而對嵌入式系統來說情況則完全不同，目前市場上有多種結構的嵌入式CPU（如X86，ARM，MIPS等），而且為了性能的需要，外圍設備也會有不同的選擇和定義。因此，一個嵌入式操作系統針對不同的CPU會有不同的BSP，又即使同一種CPU，由于外設的差別其BSP也會不一樣。所以根據硬件設計編寫和修改BSP，是保證嵌入式系統正常運行的一個重要環節。

　　（3）嵌入式BSP與PC機主板BIOS的區別

　　PC機主板上的BIOS首先是負責在電腦開啟時檢測、初始化系統設備、裝入操作系統并調度操作系統向硬件發出的指令。它的Firmware代碼是在芯片生產過程中固化的，一般來說用戶是無法修改。然后，為下載運行操作系統做準備，把操作系統由硬盤加載到內存，并傳遞一些硬件接口設置給系統。在OS正常運行后，BIOS的作用基本上也就完成了，這就是為什么更改BIOS一定要重新關機開機。

　　從這個角度來說，PC機BIOS的作用就象嵌入式系統中的Bootloader，都是最底層的引導軟件，初始化主板的基本設置，為接收外部程序做硬件上的準備。但與Bootloader不同的是，BIOS在裝載OS系統的同時還傳遞一些參數設置，而Bootloader只是簡單的裝載系統。盡管BSP的開始部分和BIOS所做的工作類似，可是大部分又和BIOS不同，作用也完全不同。因為BSP還包含和系統有關的基本驅動，程序員可以編程修改BSP，在BSP中任意添加一些和系統無關的驅動或程序，甚至可以把上層開發的統統放到BSP中。而BIOS程序是用戶不能更改和編譯編程的，只能對參數進行修改設置，當然更不會包含一些基本的硬件驅動。

　　3. BootLoader的啟動流程

　　大多數 BootLoader 都包含兩種不同的操作模式：啟動加載模式和下載模式。啟動加載模式也稱為自主模式，即 BootLoader 從目標機上的某個固態存儲設備上將操作系統加載到 RAM 中運行，整個過程并沒有用戶的介入。而下載模式則是目標機上的 BootLoader 將通過串口連接或網絡連接等通信手段從主機（Host）下載文件。從主機下載的文件通常首先被 Boot Loader 保存到目標機的 RAM 中，然后再被 BootLoader 寫到目標機上的FLASH 類固態存儲設備中。這種模式通常在第一次安裝內核與根文件系統時被使用，或系統更新時使用。一般嵌入式系統的Boot Loader較為常用的是啟動加載模式，它的加載流程也是我們要重點討論的內容。

　　（1）啟動部分

　　啟動部分主要是實現初始化硬件的功能。在參考板的BootLoader目錄下，會發現一些.s文件，可能會是init.s或者是reset.s等，這樣的文件是CPU加電后最先執行的代碼。接著Oal.exe通過Startup函數完成硬件的初始化，StartUp 函數是BootLoader的入口函數。該函數一般是使用匯編語言編寫，與CPU關系非常緊密，能完成初始化CPU、內存等核心硬件。

　　Startup.s代碼與硬件平臺的Bootloader啟動代碼共用。如果是熱啟動，即在該函數調用之前已經啟動了Bootloader程序，相當基本硬件初始化已經完成，則直接跳轉到OALStartUp函數中；否則需要進行硬件中斷屏蔽、內存、系統時鐘頻率、電源管理等硬件的基本初始化過程。在系統硬件初始化完畢之后，Startup調用OALStartUp函數，OALStartUp函數主要完成將OEMAddressTable表傳遞給內核，然后調用KernelStart函數跳轉到內核。因此，這部分工作是BootLoader的一大重點。

　　（2）主控部分

　　StartUp 函數初始化CPU等核心硬件并跳轉到Main函數后，系統就會轉入C語言代碼執行環境。這時函數分為3個模塊：BLCOMMON、Download Function、FLASH Function。其中BLCOMMON模塊是由微軟提供的，執行一些邏輯上的功能，因此建議開發人員不要對其進行修改。而Download Function、FLASH Function中的函數與硬件平臺息息相關，因此對于每種硬件平臺都要將函數的實現進行修改。

　　其中，BLCOMMON庫是與BootLoader程序鏈接在一起的，BLCOMMON庫的入口點為BootloaderMain函數，它是Startup匯編函數完成后跳轉至該入口的。Main函數的主要任務時調用BLCommon中的 BootloaderMain（）函數，這是BootLoader的主控函數，它控制了BootLoader的完整執行流程。這部分代碼由C語言實現，是BLCOMMON代碼的一部分，它可以用來執行比較復雜的操作。比如檢測內存和Flash的有效性、檢測外部設備接口、檢測串口并且向已經連接的主機發送調試信息、通過串口等待命令、啟動網絡接口、建立內存映射等匯編無法完成的工作。

　?。?）下載部分

　　一般在平臺調試完畢后，可以在不用人工干預的情況下自動加載CE，這也是BootLoader的功能之一。而在調試階段時，這需要通過Loader所支持的命令來進行操作的，借助于這些命令不僅可以完成硬件平臺的部分測試，還能完成CE的BootLoader程序最為重要的一個功能--下載CE映像。如果說硬件調試功能可以由其它的程序代替而不放入BootLoader中，但是下載映像文件卻是BootLoader必需的功能。

　　CE映像文件通常叫做nk.bin，它是Windows CE二進制數據格式文件，不僅包含了有效的程序代碼，還有按照一定規則加入的控制信息。當然，也可以選擇生成.sre格式的代碼文件，但是相于對前一種格式，它的代碼要長很多，所需要的下載時間也更長。

　?。?）支持DOC部份

　　對于WinCE操作系統而言，豐富的多媒體功能是其一大特點。但是隨之而來的問題是，如果選擇了圖形界面和中文支持，系統很容易大大超出嵌入式系統上百KB的數量級。而DOC（Disk On Chip）則提供了一種相對廉價的大存儲容量的解決方案。

　　DOC本質上是一種加以軟件控制的NAND格式的Flash，通過TFFS這一軟件層提供對WinCE的支持。由于DOC不能像內存一樣被直接訪問，所以其加載WinCE的過程有些特殊，必須要在BootLoader中加入專門的代碼，才能使用DOC來存放WinCE映像文件。

　　4. Boot Loader的開發經驗總結

　?。?）嵌入式系統中，Bootloader的意義與作用與PC上的BIOS有點類似，它對開發板上的主要部件如CPU、SDRAM、FLASH、串口等進行了初始化，也可以使用Bootloader下載文件到開發板和啟動系統等。因此，一個功能比較強大的Bootloader已經相當于一個微型的操作系統了。

　?。?）從CE的BootLoader開發流程可以看出，BootLoader在完成下載CE映像和加載映像的主要功能外，還具有一些調試硬件的功能。當然，這些功能不是必需的，隨不同的用戶有不同的定義，但這是在開發CE系統中不可跳過的一環。

　?。?）嵌入式系統應用開發不同于PC機，其開發過程同時涉及軟硬件以及上層應用開發綜合考慮；而PC機應用開發是建立在已經定制好的硬件和操作系統平臺上，開發者只需調用系統提供的接口和服務完成相應的功能。考慮到成本約束，嵌入式系統的硬件平臺通常是根據應用量身定制，通常所用的MPU、存儲器、外圍設備等有多種選擇余地，使平臺的引導設計變得十分復雜。因此，從零實現的話會需要相當長的過程，通常的做法是利用微軟為每種類型CPU提供的標準開發板的BootLoader例程，從這些例程中尋找與硬件平臺最接近的作為標本程序，然后根據硬件平臺作相應的改動。

　　總之，BootLoader是開發WinCE系統第一步，也是很關鍵的一步。只有得到一個穩定工作的Loader程序，才能進一步開發WinCE的BSP，才能使整個嵌入式系統獲得成功。