Q：什么是嵌入式系統(tǒng)？
國際電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）對嵌入式系統(tǒng)的定義是這樣的：嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機(jī)器和車間運(yùn)行的裝置”（Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。
但是這個定義非常的難于理解——句子的主干：“嵌入式系統(tǒng)是裝置”——并且不太會被計算機(jī)行業(yè)的人士接受，為什么呢？因?yàn)樽龀鲞@個定義的組織是IEEE，是搞電子的一群人，在他們眼里，當(dāng)然是Device比較重要。Google一下，還可以找到另外一個定義，我覺得這個定義是比較不錯的：
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件是可裁剪的，適用于對功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。
這樣句子的主干就成了“嵌入式系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)”。我們可以通過上面的定義，挖掘嵌入式系統(tǒng)的三個特點(diǎn)：
(1) 嵌入性：由于是嵌入到對象系統(tǒng)中，必須滿足對象系統(tǒng)的環(huán)境要求，如物理環(huán)境（小型）、電氣/氣氛環(huán)境（可靠）、成本（價廉）等要求。通俗一點(diǎn)說，嵌入式系統(tǒng)通常需要與某些特定的應(yīng)用領(lǐng)域緊密結(jié)合。
(2) 專用性：軟、硬件的裁剪性；滿足對象要求的最小軟、硬件配置等。一般而言，當(dāng)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)結(jié)束之后，它的用途也就被定下來了，一般不會改變。例如，我們不可能用投影儀去聽mp3，雖然投影儀上的硬件足以應(yīng)付對mp3的處理。
(3) 計算機(jī)系統(tǒng)：嵌入式系統(tǒng)必須是能滿足對象系統(tǒng)控制要求的計算機(jī)系統(tǒng)。與上兩個特點(diǎn)相呼應(yīng)，這樣的計算機(jī)必須配置有與對象系統(tǒng)相適應(yīng)的接口電路。
總之，嵌入式系統(tǒng)與我們平時接觸的桌面PC還有企業(yè)后臺服務(wù)器的差別還是比較明顯的。這些差別會隨著大家的學(xué)習(xí)而越來越深刻的體會到。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的高速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)近年來也得到了飛速發(fā)展，近年流行的一個概念，叫“泛嵌入式系統(tǒng)”。意思是嵌入式系統(tǒng)原本的概念早就被延伸了。隨著PDA，智能手機(jī)等新興的設(shè)備加入到嵌入式的陣營，為PDA、智能手機(jī)開發(fā)應(yīng)用程序從廣泛意義上來說也可以算得上是嵌入式開發(fā)，而為此類設(shè)備開發(fā)應(yīng)用程序與為桌面設(shè)備開發(fā)應(yīng)用程序的差別不大，因此，嵌入式開發(fā)與桌面開發(fā)之間的界限越來越模糊了。
Q：什么是Windows CE？
Windows CE是微軟公司開發(fā)的一個32位、多任務(wù)、多線程的嵌入式操作系統(tǒng)。它可以用在手機(jī)、機(jī)頂盒、智能手持設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、數(shù)字媒體設(shè)備、工業(yè)控制等多種場合。Windows CE支持X86、ARM、MIPS和SH四種處理器架構(gòu)。并支持WiFi，USB 2.0等新型設(shè)備，并具有強(qiáng)大的多媒體功能。
Windows CE操作系統(tǒng)是模塊化設(shè)計的，整個系統(tǒng)被劃分為數(shù)百個模塊，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員可以根據(jù)系統(tǒng)的需要，來選擇自己需要的模塊，從而達(dá)到減小系統(tǒng)體積目的。一個最小的Windows CE可運(yùn)行內(nèi)核只需要幾百KB。而一個功能完備的Windows CE映像也不會超過64MB。此外，微軟開放了部分Windows CE的源代碼，并且允許開發(fā)人員對這部分源代碼進(jìn)行修改。
Windows CE自1996年發(fā)布了第一個版本，目前最新的版本是5.0。它的6.0版本會在2007年發(fā)布。
Q：Windows CE與微軟其他Windows版本之間的關(guān)系怎么樣？
目前，微軟的操作系統(tǒng)基本可以分為三大領(lǐng)域：桌面OS、服務(wù)器OS和嵌入式OS。桌面OS也就是我們熟悉的Windows XP，Windows 9x等。服務(wù)器OS包括Server系列，像Windows 2000 Server和Windows Server 2003。這里就不再詳細(xì)介紹了。
嵌入式OS也分為兩類，一類是Windows XP Embedded，基本上就是把桌面版本的XP做了組件化。另一類就是Windows CE。Windows CE和Windows XPE統(tǒng)稱Windows Embedded。
Q：什么是Windows Embedded？什么是Windows Mobile？什么是Windows Automotive？
Windows Embedded是基于Windows的嵌入式操作系統(tǒng)的統(tǒng)稱。目前Windows Embedded家族包含兩款產(chǎn)品：Windows CE和Windows XP Embedded。
Windows Mobile是搭建在Windows CE之上的針對移動領(lǐng)域的家族產(chǎn)品集合。也就是說Windows Mobile的內(nèi)核還是Windows CE，只不過在Windows CE之上搭建了一些針對這個領(lǐng)域一些特有的行業(yè)應(yīng)用組件，例如手機(jī)圖形界面，短信息應(yīng)用等。目前Windows Mobile包含Pocket PC和Smartphone兩款產(chǎn)品。Pocket PC針對PDA設(shè)計。Smartphone針對智能手機(jī)設(shè)計。
Windows Automotive也是搭建在Windows CE之上的針對汽車電子領(lǐng)域的產(chǎn)品。包含了一些汽車電子上比較常用的組件，例如導(dǎo)航系統(tǒng)。
Q：Windows CE與嵌入式Linux等其他嵌入式操作系統(tǒng)如何比較？
由于嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)而決定的，在嵌入式領(lǐng)域不可能有一款嵌入式操作系統(tǒng)可以一統(tǒng)嵌入式OS的天下。不同的嵌入式操作系統(tǒng)有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。嵌入式開發(fā)人員可以根據(jù)應(yīng)用的具體需要進(jìn)行選擇。
與其他嵌入式操作系統(tǒng)相比，Windows CE的優(yōu)點(diǎn)有如下幾點(diǎn)：
學(xué)習(xí)/使用簡單：微軟提供了方便的IDE和開發(fā)工具，對于OS的定制、裁減、交叉編譯等都相對簡單。此外，Windows CE的應(yīng)用程序開發(fā)接口也是Win32 API，與桌面Windows的基本一致。這也方便了桌面Windows開發(fā)人員向Windows CE嵌入式開發(fā)過渡。
圖形界面優(yōu)秀：這個理由或許是許多人員選用Windows CE的主要原因。Windows CE的圖形和多媒體能力是非常優(yōu)秀的，可以方便的支持多種視頻音頻格式。此外還支持DirectX多媒體接口，這對于開發(fā)多媒體應(yīng)用（例如電子地圖導(dǎo)航、多媒體播放器等）非常方便。
應(yīng)用集成度高：Windows CE自帶了很多應(yīng)用程序，例如Web瀏覽器，多媒體播放器，Office文件察看器等。這對于快速的開發(fā)一款產(chǎn)品相當(dāng)有用。此外，互聯(lián)網(wǎng)上有數(shù)以萬計的為Windows CE開發(fā)的應(yīng)用程序。
與其他嵌入式操作系統(tǒng)相比，Windows CE可能有如下缺點(diǎn)：
對硬件要求高：Windows CE要求硬件必須有32位的CPU和MMU，和數(shù)MB的RAM，雖然Windows CE可以裁減到幾百K，但是對于一些小型的設(shè)備（例如一些航天設(shè)備只有64KB的ROM和幾百KB的RAM），Windows CE依然不適合這類的領(lǐng)域。
實(shí)時性和可靠性：雖然Windows CE在實(shí)時性上下了非常大的功夫，并且實(shí)時性與桌面Windows相比已經(jīng)有了質(zhì)的提高，但是在一些實(shí)時性和高可靠性的場合，Windows CE可能依然不適合。
授權(quán)費(fèi)用：Windows CE是按照license方式來收錢的，根據(jù)用戶選擇的組件不同，每個Windows CE的license可能要到十幾美元左右。
Q：學(xué)習(xí)Windows CE的方向有哪些？
與桌面操作系統(tǒng)和服務(wù)器操作系統(tǒng)下的軟件開發(fā)不同，為嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)軟件可不只是寫寫應(yīng)用程序那么簡單。我們常常要深入到內(nèi)核，甚至要深入到硬件。根據(jù)不同的開發(fā)層面，我們把Windows CE 下的嵌入式軟件開發(fā)者分為下面三類：
第一類我們稱之為應(yīng)用程序開發(fā)者。此類開發(fā)人員與傳統(tǒng)的通用操作系統(tǒng)下的應(yīng)用開發(fā)人員比較相似。他們通常是利用操作系統(tǒng)提供的API （Application Programming Interface，應(yīng)用程序編寫接口），應(yīng)用程序庫（例如C 運(yùn)行時庫，Visual Basic 運(yùn)行時庫）或應(yīng)用開發(fā)框架（例如J2EE 與.NET Framework）來編寫代碼。他們開發(fā)的代碼通常運(yùn)行在用戶態(tài)，無需直接對硬件進(jìn)行操作。他們所關(guān)注的是通常是應(yīng)用功能和業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)。此外，他們的程序通常是直接與最終用戶打交道的。
第二類是操作系統(tǒng)平臺的提供者。此類開發(fā)人員的主要職責(zé)是針對具體的應(yīng)用環(huán)境，對嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行裁減，向第一類開發(fā)人員提供應(yīng)用程序運(yùn)行的平臺。他們通常要對所裁減的操作系統(tǒng)的各個模塊的功能了如指掌，這樣才可以針對具體的應(yīng)用環(huán)境，搭建出合適的平臺，使資源達(dá)到最節(jié)省。例如，一個運(yùn)行在自動取款機(jī)上的嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)不應(yīng)該加入MPEG4 播放模塊，管理數(shù)碼相機(jī)的嵌入式操作系統(tǒng)中“藍(lán)牙”網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧是否必要……。此外，為了滿足應(yīng)用需求，他們有可能還需要對所裁減的嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行一些擴(kuò)充，增加嵌入式操作系統(tǒng)所不支持的功能，編寫一些比較上層的驅(qū)動程序通常是必要的。例如，用于視頻會議的嵌入式系統(tǒng)要用到USB 攝像頭的支持，如果該嵌入式系統(tǒng)沒有提供USB 攝像頭的驅(qū)動程序，就需要此類開發(fā)者來提供。在現(xiàn)實(shí)的世界中，除了微軟向外界提供Windows Mobile和Windows Automotive，還沒有發(fā)現(xiàn)有公司專門定制操作系統(tǒng)。一般這類角色通常都由第一類或第三類開發(fā)人員兼任。
第三類是內(nèi)核/驅(qū)動開發(fā)者。嵌入式操作系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)最顯著的區(qū)別之一是它的可移植性。一款嵌入式操作系統(tǒng)通?？梢赃\(yùn)行在不同體系結(jié)構(gòu)的處理器和開發(fā)板上。為了使嵌入式操作系統(tǒng)可以在某塊具體的開發(fā)板上運(yùn)行，嵌入式操作系統(tǒng)的編寫者通常無法一次性完成整個操作系統(tǒng)的代碼，而把一部份與具體硬件設(shè)備相關(guān)的代碼作為抽象的接口保留出來，給提供硬件的OEM 廠商來完成。這樣才可以保證整個操作系統(tǒng)的可移植性。這些代碼通常是BSP（Board Support Package，板級支持包）的一部分。例如，不同的處理器和開發(fā)板通常都會提供時鐘支持，用來得到當(dāng)前的時間日期，但是時鐘的實(shí)現(xiàn)方式卻不勝枚舉，如何告訴嵌入式操作系統(tǒng)當(dāng)前的時間，就是此類開發(fā)人員要解決的任務(wù)。這一類開發(fā)人員不但要對嵌入式操作系統(tǒng)提供的硬件接口了如指掌，還要對操作系統(tǒng)運(yùn)行的硬件有極為深入的了解。有可能此類開發(fā)人員會同時身兼軟件工程師和硬件工程師雙種身份——讓嵌入式操作系統(tǒng)在自己設(shè)計的硬件平臺上運(yùn)行起來。
通常第一類軟件開發(fā)者的數(shù)目最多，第三類軟件開發(fā)者的數(shù)目最為稀少。從軟件角度來看，一般把應(yīng)用開發(fā)稱作上層開發(fā)，而把驅(qū)動等系統(tǒng)開發(fā)稱作底層開發(fā)。所以，這三類軟件開發(fā)者的結(jié)構(gòu)通常呈現(xiàn)出“倒三角型”。
就目前國內(nèi)市場上來看，無論是應(yīng)用開發(fā)還是內(nèi)核/驅(qū)動開發(fā)都有良好的前途（錢途）。國內(nèi)基于Windows CE的應(yīng)用程序開發(fā)主要集中在Windows Mobile這一塊，也就是給Pocket PC和Smartphone開發(fā)應(yīng)用程序。此外，還會有一些公司需要開發(fā)Windows CE的BSP和驅(qū)動程序。從報酬來看自然是后者要高于前者，這個與開發(fā)難度是成正比的。
但是應(yīng)用開發(fā)與內(nèi)核/驅(qū)動開發(fā)都有自己的知識體系，而且它們的交集并不多。如果兩者兼顧可能需要花費(fèi)大量的時間與精力。建議學(xué)習(xí)Windows CE的人根據(jù)自己的喜好對這兩者進(jìn)行選擇，對自己的能力有12分自信的則可以“通吃”。
Q：學(xué)習(xí)Windows CE需要哪些基礎(chǔ)知識?
根據(jù)學(xué)習(xí)方向的不同，基礎(chǔ)知識的要求也不同。
如果立志做一個優(yōu)秀的Windows CE下的應(yīng)用開發(fā)人員，則不需要了解太多的硬件，關(guān)鍵是要對應(yīng)用程序開發(fā)接口，包含Win32 API，.NET Compact Framework等有詳盡的了解。因此，如果有桌面Windows開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)自然是最好的。例如C / C++語言，Windows程序設(shè)計經(jīng)驗(yàn)。.NET開發(fā)經(jīng)驗(yàn)等等。
如果要做一個內(nèi)核/驅(qū)動開發(fā)人員，則一方面需要了解操作系統(tǒng)的基本原理，另一方面需要了解一些硬件的工作原理等知識。因?yàn)闊o論是編寫B(tài)SP還是編寫驅(qū)動程序，都需要直接對硬件打交道。具體而言，可能有如下一些知識：匯編語言（ARM，X86）。微機(jī)原理，組成原理，操作系統(tǒng)……
Q：目前有哪些比較好的參考書？
由于Windows CE最近幾年才開始流行，所以市場上的參考書并不是很多，最好的資料還是Windows CE自帶的幫助文檔。下面幾本書可以讀一下：
《Windows CE內(nèi)核定制及應(yīng)用程序開發(fā)》：以Windows CE 4.2為藍(lán)本，基本上是一本platform builder的用戶手冊。可以熟悉PB，對熟悉內(nèi)核和驅(qū)動幫助不大。
《Windows CE嵌入式開發(fā)入門--基于Xscale架構(gòu)》：看目錄非常不錯，但是我沒有看過書的具體內(nèi)容。
《WINDOWS CE實(shí)用開發(fā)技術(shù)》：作者是北京交通大學(xué)的張冬全老師，張老師在國內(nèi)Win CE培訓(xùn)方面很有名氣，可惜我也沒有讀過這本書，看目錄很好。
《Windows CE.NET系統(tǒng)分析及實(shí)驗(yàn)教程》陳向群老師的作品，主要是分析Windows CE開放的部分的源代碼，適合想知道CE底層的人閱讀。
