OAL层解析（2）

　正如CE的帮助文档所言，创建OAL是一个非常复杂的任务，而通常的办法是复制原有的相同平台的OAL代码，然后修改来适应平台的特殊要求。也就是说对于没有特殊要求的平台，复制原有相同平台的OAL代码就足够了。由于OAL的复杂性在这篇文章中我只讲解常用的部分。

一、实现ISR

1.ISR的概念

　　ISR（interrupt service routine）是处理IRQs（interrupt request line）的程序。Windows CE用一个ISR来处理所有的IRQ请求。当一个中断发生时，内核的异常处理程序先调用内核ISR，内核ISR禁用所有具有相同优先级和较低优先级的中断，然后调用已经注册的OAL ISR程序，一般ISR有下列特征：

执行最小的中断处理，最小的中断处理指能够检验、答复产生中断的硬件，而把更多的处理工作留给IST（interrupt service thread）。
当ISR完成时返回中断ID（中断ID大部分是预定义的）。
2. X86平台的ISR结构

　　X86平台的ISR保存在%_WINCEROOT%/PUBLIC/COMMON/OAK/CSP/I486/OAL/fwpc.c中，函数名为PeRPISR。下面分析一下此函数的主要代码：

ULONG PeRPISR(void)
{
　　ULONG ulRet = SYSINTR_NOP; ///返回值，既中断ID（以SYSINTR_为前缀）
　　UCHAR ucCurrentInterrupt; ///当前中断号

　　if (fIntrTime) ////// fIntrTime 用于测试SR和IST的延时时间，测试工具为ILTiming.exe。
　　　　......
　　ucCurrentInterrupt = PICGetCurrentInterrupt(); ////返回当前中断IRQ

　　///IRQ0，IRQ0为系统时钟（system tick）中断，具体见“二、实现系统时钟”
　　if (ucCurrentInterrupt == INTR_TIMER0)
　　......

　　if (dwRebootAddress) ////是否需要重启动
　　RebootHandler();
　　......

　　if(ucCurrentInterrupt == INTR_RTC) ////IRQ8，real-time clock的中断
　　......
　　else if (ucCurrentInterrupt <= INTR_MAXIMUM) ///如果中断小于 INTR_MAXIMUM
　　{
　　　　ulRet = NKCallIntChain(ucCurrentInterrupt); ////调用中断链

　　　　if (ulRet == SYSINTR_CHAIN) ///如果中断链未包含中断

　　　　　　////在IRQ 和SYSINTR之间转换，此函数返回IRQ对应的SYSINTR
　　　　　　ulRet = OEMTranslateIrq(ucCurrentInterrupt);
　　　　......

　　　　PICEnableInterrupt(ucCurrentInterrupt, FALSE); ///启用除当前中断以外的所有中断
　　} ///else if
　　OEMIndicateIntSource(ulRet); ///通知内核已经发生SYSINTR中断
}

　　从以上代码不难看出ISR的任务就是返回以“SYSINTR_”为前缀的中断ID，如果不需要进一步执行IST，那么就返回SYSINTR_NOP。

3.中断注册步骤

参考X86平台的代码，中断注册步骤如下：
　

用SETUP_INTERRUPT_MAP宏关联SYSINTR和IRQ。以“SYSINTR_”为前缀的常量由内核使用，用于唯一标识发生中断的硬件。在Nkintr.h文件中预定义了一些SYSINTR，OEM可以在Oalintr.h文件中自定义SYSINTR。
用HookInterrupt函数关联硬件中断号和ISR。这里的硬件中断号为物理中断号，而非逻辑中断号IRQ。在InitPICs函数（和上述ISR位于同一文件）的最后调用了HookInterrupt函数，如下：
        for (i = 64; i < 80; i++)
        HookInterrupt(i, (void *)PeRPISR); ///用ISR关联16个中断号         

4. 中断处理步骤

调用InterruptInitialize函数关联SYSINTR和IST，具体是关联IST等待的事件。一般在驱动程序中按如下编写：
      hEvent = CreateEvent(...) ///创建一个事件对象
      InterruptInitialize(SYSINTR_SERIAL, hEvent, ...) ///关联一个串口中断ID和这个事件
      hThd = CreateThread(..., MyISTRoutine, hEvent, ...) ///创建一个线程（IST）
      CeSetThreadPriority(hThd, 152); ///提高此线程的优先级

IST执行I/O操作，一般IST按如下编写：
      for(;;) ///驱动程序一直处于服务状态
      {
          WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE); ////无限等待事件
          ...... //// I/O操作
          InterruptDone(InterruptId); ///结束当前中断处理
      }

ISR和IST之间数据传输
假如我们要从一个设备频繁的读取数据而每次读取量非常少，那么每次读取都要调用IST会降低性能。作为解决方案，ISR可以做读取工作（存放到缓冲区），并在缓冲区存放满后由IST到缓冲区读取。因为ISR运行在内核模式而IST运行在用户模式，IST不能轻易地访问ISR的缓冲区，为此CE提供了一个办法（参见标题为“Passing Data between an ISR and an IST”的帮助文档），您也可以到天极网嵌入式开发论坛询问。
二、实现系统时钟

1.      系统时钟（system tick）概念
　　系统时钟是内核需要的唯一中断（IRQ0），系统时钟每毫秒产生一个中断，当发生中断时内核在ISR中累计，到1000的倍数就是过了一秒钟。在处理系统时钟的ISR中不仅要累计计数，还要决定是否通知内核开始重新调度当前所有的线程。要实现一个OAL，系统时钟是第一个必须做的事。

2.      X86平台系统时钟中断的处理工作
　　系统时钟由InitClock函数负责初始化工作，一般是在OEMInit函数中调用。当发生中断时，ISR首先用下列语句累计计数：

      CurMSec += SYSTEM_TICK_MS; /////SYSTEM_TICK_MS = 1

然后根据下列语句判断应该返回什么值：

      if ((int) (dwReschedTime – CurMSec) >= 0)
          return SYSINTR_RESCHED; ///重新调度
      else
          return SYSINTR_NOP; ///不再执行任何操作

　　上述代码中全局变量dwReschedTime在schedule.c中定义，也就是由内核的调度模块决定在何时开始重新调度线程。CurMSec累计了从WindowsCE启动到当前总共产生了多少个system tick。实现系统时钟后还要实现OEMIdle函数，当没有线程准备运行时OEMIdle被调用，OEMIdle函数将CPU置于空闲模式，但在空闲模式下仍然要累计系统时钟。

三、I/O控制代码

1.      I/O控制代码作用
　　应用软件或者驱动程序可以调用KernelIoControl函数与OAL层通信，而KernelIoControl在内部调用OEMIoControl函数。OEMIoControl是一个OAL API，OEM可以在OEMIoControl中编写自己的I/O控制代码实现一些功能，或者说与应用软件通信。I/O控制代码常用的例子如重启计算机、得到系统信息、设置RTC、得到设备ID等。还有一些系统程序使用的特殊的I/O控制代码。在这里说明一下，我经过实验证实CE提供的得到设备ID方法并非有效。

2.      编写自己的I/O控制代码步骤

在pkfuncs.h或者新编写一个.h文件中按如下格式定义：
#define IOCTL_MY_CONTROL CTL_CODE(FILE_DEVICE_HAL, 3000, METHOD_NEITHER, FILE_ANY_ACCESS)
在oemioctl.c中修改OEMIoControl函数，添加如下代码：
case IOCTL_MY_CONTROL:
......
在应用程序中调用KernelIoControl函数，具体参数参见帮助文档。
结束语
　　OAL所有接口函数和全局变量说明请参见标题为“Supported OAL APIs”的帮助文档。以前的文章《加密Windows CE系统》里介绍的 OEMLoadInit_t pOEMLoadInit 和 OEMLoadModule_t pOEMLoadModule 就是OAL暴露的用于创建可信任环境的全局变量，我们编写好了函数后就可以把函数地址赋给这两个变量。OAL的确很复杂，当实际需要时我们才会具体研究某一部分，因为带着问题研究是最有效率的。希望这两篇文章能够抛砖引玉，让更熟悉OAL的开发者能够公开自己的研究成果，和大家分享。